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Universidade Federal do Rio de Janeiro Centro de Ciências da Saúde
Instituto de Biofísica Carlos Chagas Filho Programa de Pós-graduação em Ciências Biológicas (Fisiologia)
Fernanda de Mello e Souza Valente Gubert
Terapia celular após isquemia cerebral modula diferenciação de células do tipo glia
radial em ratos adultos
Rio de Janeiro
2010
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Fernanda de Mello e Souza Valente Gubert
Terapia celular após isquemia cerebral modula diferenciação de células do tipo glia
radial em ratos adultos
Tese de doutorado apresentada ao Programa de Pós-Graduação em Ciências Biológicas (Fisiologia), Instituto de Biofísica Carlos Chagas Filho, Universidade Federal do Rio de Janeiro, como parte dos requisitos necessários à obtenção do título de doutor em Ciências biológicas Fisiologia) Orietador: Rosalia Mendez Otero Marcelo Felippe Santiago
Rio de Janeiro
2010
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Agradecimentos
Escrever os agradecimentos deveria ser uma tarefa fácil, mas por algum motivo está sendo a parte mais difícil da tese, não consegui nem entregar para a banca a tempo. Talvez porque tenho tanto a agradecer que não existem palavras adequadas para expressar isso. Quero agradecer primeiramente a família toda, principalmente aos meus pais, Ernesto e Sheila, minha irmã, Carol, e minhas avós, Eunice e Theresa. Muito obrigada por me amarem tanto e me apoiarem sempre. Vocês sempre demonstram o orgulho que sentem pela escolha profissional que fiz, e isso só me faz ter mais certeza do que quero ser e de buscar sempre ser uma pessoa melhor. Quero agradecer a minha orientadora, Rosalia, por toda instrução, ensinamento e incentivo. Quero agradecer ao meu orientador, Marcelo, pela paciência durante todos esses anos, acreditando sempre no meu potencial. Quero agradecer muito a minha quase gêmea Mila, que está sempre me dando apoio e me ajudando em todos os momentos. Uma pessoa tão especial, que espero ter sempre ao meu lado não só na vida como no trabalho. Quero agradecer aos membros do Laboratório de Neurobiologia Celular e Molecular por fazer o trabalho diário mais agradável. E por fim, gostaria de agradecer a Deus por me dar forças para seguir em frente.
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O presente trabalho foi desenvolvido no Laboratório de Neurobiologia Celular e Molecular do
Programa de Terapia Celular e Bioengenharia do Instituto de Biofísica Carlos Chagas Filho
da UFRJ, sob a orientação da Dra Rosalia Mendez Otero e do Dr Marcelo Felippe Santiago e
na vigência de auxílios concedidos pelo Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e
Tecnológico (CNPq), Fundação de Amparo à Pesquisa do Rio de Janeiro (FAPERJ) e
Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES).
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Resumo GUBERT, Fernanda. Terapia celular após isquemia cerebral modula diferenciação de células do tipo glia radial em ratos adultos. Rio de Janeiro, 2010. Tese (Doutorado em Ciências Biológicas – Fisiologia) – Laboratório de Neurobiologia Celular e Molecular, Instituto de Biofísica Carlos Chagas Filho, Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2010. Durante o desenvolvimento do sistema nervoso central, a glia radial (RG) contribuí para a migração neuronal e neurogênese, diferenciando-se em astrócitos ao final desse período. Foi proposto que as células-tronco neurais (NSCs) da zona subventricular (SVZ) têm origem a partir das células de RG embrionária. No adulto, foi demonstrada a presença de células com morfologia radial em regiões neurogênicas como na SVZ e na zona subgranular (SGZ) hipocampal. Essas são denominadas células do tipo glia radial (RGL). O primeiro objetivo desse trabalho foi caracterizar, por técnicas imuno-histoquímicas, as células RGL na SVZ. Observou-se que essas células apresentam algumas características fenotípicas em comum com a RG embrionária, como a expressão de vimentina, GLAST e Pax6. Assim como RG, as células RGL também possuem a capacidade de proliferar e dar suporte à migração neuronal, embora este último seja um evento raro no adulto. Tal como no desenvolvimento, no adulto, cerca de 70% dos prolongamentos das células RGL estão associados a vasos sanguíneos. A isquemia cerebral pode estimular a neurogênese no adulto embora não resulte na reposição significativa dos neurônios perdidos. Foi proposto que a terapia celular com células de medula óssea (MO) promove uma melhora funcional pós-isquêmica, possivelmente, devido à liberação de fatores tróficos/de crescimento. Portanto, o segundo objetivo desse estudo foi investigar a influência da isquemia e do transplante de células de MO sobre as regiões neurogênicas no adulto. Inicialmente foi utilizado como modelo a oclusão permanente das carótidas comuns, que resulta em uma isquemia global branda denominada oligoemia. As células de MO foram então injetadas intravenosamente 24 horas após a isquemia. Observou-se lesão no trato óptico evidenciada pela diminuição de 3,6x na expressão da proteína básica de mielina 7 dias após o insulto. Esta diminuição foi atenuada nos animais que receberam as células de MO, sendo observada uma redução de 1,8x na expressão dessa proteína. Na SVZ, foi observado um aumento de aproximadamente 1,5x no número de células RGL na parede lateral dos animais isquêmicos 3 dias após a lesão e este aumento persistiu até 21 dias apenas nos animais tratados com células de MO. O transplante também induz o aumento de 1,5x na proliferação na SVZ 7 dias após a isquemia. Na SGZ, o transplante de células de MO aumentou 1,3x o número de células RGL 7 dias após a isquemia. Em um modelo de isquemia cortical focal observou-se uma diminuição de 2x no número de células RGL na SVZ posterior que foi revertida nos animais que receberam as células de MO. Resultados preliminares indicam uma tendência ao aumento nos níveis de RNAm para BDNF na SVZ nos animais que receberam o transplante de células de MO 7 dias após a isquemia global comparado com os animais que não receberam o transplante. Portanto, podemos sugerir que as células de MO atuem de forma parácrina, através da liberação de fatores tróficos/ de crescimento, estimulando o aparecimento das células RGL que modulariam a neurogênese e migração dos novos precursores neurais para as áreas lesadas.
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Abstract GUBERT, Fernanda. Cell therapy after cerebral ischemia in adult rats stimulates neurogenesis and modulates radial glia like-cell differentiation at the SVZ. Rio de Janeiro, 2010. Tese (Doutorado em Ciências Biológicas – Fisiologia) – Laboratório de Neurobiologia Celular e Molecular, Instituto de Biofísica Carlos Chagas Filho, Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2010. During development, radial glia cells (RG) contribute to neuronal migration and neurogenesis, and differentiate into astrocytes by the end of the developmental period. It has been shown that neural stem cells (NSCs) from subventricular zone (SVZ) are originated from RG. In the adulthood, it was demonstrated the presence of cells that share similar characteristics with RG, called radial glia-like cells (RGL) on neurogenic regions, like SVZ and the hippocampal subgranular zone (SGZ). Here, we aimed to characterize RGL around the LVs using immunohistochemical techniques. We identified cells with features that are similar to the embryonic RG, like the expression of vimentin, GLAST and Pax6. These RGL is capable to proliferate and support neuronal migration, even though this event does not occur frequently in the adulthood. Approximately 70% of the RGL cells processes are associated with blood vessels similar to what have been described for the embryonic RG. Cerebral ischemia increases neurogenesis at the adulthood, however, this event is not enough to replace a significant number of lost neurons. It has been proposed that bone marrow cells (BMC) release several growth/trophic factors that would stimulate neuroprotection or/and regeneration after transplantation in some neurological injury models. The second aim of this work was to investigate the influence of BMC therapy and cerebral ischemia in the SVZ and SGZ. Adult rats were submitted to bilateral occlusion of the common carotid that results in a global ischemia, called oligemia. BMC were transplanted intravenously 24 hrs later. The oligemia induced a white matter damage characterized by a 3.6 fold reduction in the expression of myelin basic protein. After BMC therapy we observed a reduction less pronounced (1.8x) in the expression of this protein. We have shown that, in this model, there is 1.5 fold increase in RGL cells numbers in the SVZ 3 days after ischemia, this increase persists only in the ischemic animals that receive BMC therapy until 21 days after ischemia. The BMC also stimulate 1.5 fond increase in the SVZ proliferation of the ischemic animals 7 days after the lesion. In the SGZ, we observed 1.3 fold increase in RGL cells numbers in the ischemic animals that receive BMC 7 days after the procedure. In model of cortical focal ischemia there was 2 fold reduction in the RGL cells numbers in the posterior region of the SVZ seven days after ischemia. This reduction was not observed in the animals that receive BMC transplant. Our preliminary results showed that BDNF mRNA levels are up regulated in the treated animals but not in the other groups. We suggest that the BMC could act in a paracrine way releasing growth/trophic factors which stimulate the differentiation of RGL that might regulate the neurogenesis and migration of new neurons to the lesion area.
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Lista de figuras:
Figura 1: Esquema representativo da SVZ..............................................................................21
Figura 2: Esquema representativo da SGZ..............................................................................26
Figura 3: Esquema representativo da neurogênese durante o desenvolvimento.....................36
Figura 4: Lesão gerada pela oligoemia e esquema representativo do Polígono de
Willis.........................................................................................................................................44
Figura 5: Esquema representativo das populações presentes na MO......................................52
Figura 6: Esquemas representativos dos procedimentos de oclusão das carótidas e
termocoagulação dos vasos do córtex sensoriomotor...............................................................62
Figura 7: Esquema representativo das regiões do VL onde foram feitas as
quantificações............................................................................................................................71
Figura 8: Células RGL na parede lateral do VL......................................................................79
Figura 9: Células RGL ao redor do VL em corte sagital.........................................................81
Figura 10: Células RGL ao redor do VL no animal com 7 meses...........................................82
Figura 11: Marcação de vimentina ao redor do VL do mesmo animal utilizando-se diferentes
anticorpos anti-vimentina..........................................................................................................84
Figura 12: Expressão de GLAST e Pax6 nas células RGL em animais
adulto.........................................................................................................................................86
Figura 13: Células RGL proliferando na parede lateral do VL...............................................88
Figura 14: Associação das células DCX-positivas com prolongamentos radiais vimentina-
positivas ao redor do VL...........................................................................................................90
Figura 15: Associação dos prolongamentos das células RGL vimentina-positivas a vasos
sanguíneos.................................................................................................................................92
Figura 16: Fenótipo das células mononucleares de MO..........................................................95
Figura 17: Distribuição das células de MO após o transplante intravenoso nos animais
isquêmicos.................................................................................................................................97
Figura 18: Análise da degeneração no trato óptico 3 dias após a oligoemia...........................99
Figura 19: Análise por Western Blotting da expressão da MBP 7 dias após a
isquemia..................................................................................................................................101
Figura 20: Células RGL na parede lateral dos diferentes grupos 3 dias após a
isquemia..................................................................................................................................104
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Figura 21: Quantificação dos prolongamentos radiais vimentina-positivos ao redor do VL 3
dias após a isquemia................................................................................................................105
Figura 22: Células RGL na parede lateral dos diferentes grupos 7 dias após a
isquemia..................................................................................................................................107
Figura 23: Quantificação dos prolongamentos radiais vimentina-positivos ao redor do VL 7
dias após a isquemia................................................................................................................108
Figura 24: Células RGL na parede lateral dos diferentes grupos 21 dias após a
isquemia..................................................................................................................................111
Figura 25: Quantificação dos prolongamentos radiais vimentina-positivos ao redor do VL 21
dias após a isquemia................................................................................................................112
Figura 26: Quantificação da porcentagem de prolongamentos vimentina-positivos das células
RGL que fazem contato com vasos sanguíneos......................................................................114
Figura 27: Quantificação das células RGL na SGZ 7 dias após a isquemia..........................116
Figura 28: Quantificação dos prolongamentos das células RGL ao redor do VL após a
isquemia focal.........................................................................................................................119
Figura 29: Quantificação dos prolongamentos das células RGL ao redor do VL após a
isquemia focal e transplante de células de MO.......................................................................120
Figura 30: Quantificação das células que incorporaram BrdU na parede lateral dos diferentes
grupos......................................................................................................................................123
Figura 31: Expressão de Ki67 na parede lateral....................................................................125
Figura 32: Quantificação das células Ki67-positivas na parede lateral dos diferentes
grupos......................................................................................................................................126
Figura 33: Quantificação das células Ki67-positivas na SGZ dos diferentes grupos............128
Figura 34: Análise na parede lateral dos níveis de RNAm para diferentes fatores tróficos 3
dias após a isquemia................................................................................................................130
Figura 35: Análise na parede lateral dos níveis de RNAm para diferentes fatores tróficos/de
crescimento 7 dias após a isquemia........................................................................................132
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Lista de Abreviaturas ATP – Adenosina trifosfato (do inglês adenosine triphosphate) Ang 1 – Angiopoetina 1 AVC - Acidente vascular cerebral BCCAO - Oclusão bilateral permanente das carótidas comuns (do inglês bilateral common carotid artery occlusion) BDNF - Fator neurotrófico derivado do cérebro (do inglês brain derived neurotrophic factor) BLBP – Proteína ligadora de lipídio do cérebro (do inglês brain lipid binding protein) BMP – Proteína morfogênica de osso (do inglês bone morphogenetic protein) BrdU – 5-bromo-2-desoxiuridina CBF - Fluxo sanguíneo cerebral CC – Corpo caloso CNTF - Fator neurotrófico ciliar (do inglês ciliary neurotrophic factor) DAPI – 4’-6-diamino-2-fenilindol DCX – Doublecortina DEPC – Dietil-pirocarbonato DMEM – do inglês Dulbecco’s Modified Eagle Médium DNA – Ácido desoxirribonucléico (do inglês desoxiribonucleic acid) ECL – do inglês enhanced chemiluminescence EDTA – Ácido etilenodiamino tetra-acético (do inglês ethylenediamine tetraacetic acid) EGF - Fator de crescimento epidermal (do inglês epidermal growth factor) Es - Estriado FGF-2 - Fator de crescimento de fibroblastos -2 (do inglês fibroblast growth factor-2) FO – Falso-operado FO + cls – Falso-operado que recebeu transplante de células de medula óssea GDNF - Fator de crescimento derivado de glia (do inglês glial cell line-derived trophic factor) GFAP – Proteína acídica fibrilar de glia (do inglês glial fibrillary acidic protein) GLAST – Transportador de L-glutamato/L-aspartato (do inglês L-glutamate/L-aspartate transporter) HGF - Fator de crescimento de hapatócitos (do inglês hepatocyte growth factor) HSA – Antígeno estável ao calor (do inglês heat-stable antigen) HSC - Células-tronco hematopoiéticas (do inglês hematopoietic stem cell) Isq – Isquêmico Isq + cls - Isquêmico que recebeu transplante de células de medula óssea Isq F – Animais que sofreram isquemia focal por termocoagulação Isq F + cls – Animais que sofreram isquemia focal por termocoagulação e receberam transplante de células de medula óssea MBP – Proteína básica de mielina (do inglês myelin basic protein) MO - Medula óssea MSC - Células-tronco mesenquimais (do inglês mesenchymal stem cell) NGF - Fator de crescimento de nervo (do inglês nerve growth factor) NGS - Soro normal de cabra (do inglês normal goat serum) NSC - Células-tronco neurais (do inglês neural stem cell) OCT – Meio de montagem inerte (do inglês optimal cutting temperature) PBS - Salina tamponada em tampão fosfato (do inglês phosphate buffered saline) PCR – Reação em cadeia da polimerase (do inglês polimerase chain reaction) PEDF - Fator derivado de epitélio pigmentar (do inglês pigment epithelium-derived factor)
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PNA – Aglutinina de amendoim (do inglês peanut agglutinin) PSA-NCAM – Molécula de adesão neural polisialilada (do inglês polysialylated neural cell adhesion molecule) RMS - Corrente migratória rostral (do inglês rostral migratory stream) RGL - Tipo glia radial (do inglês radial glia-like) RNA - Ácido ribonucléico (do inglês ribonucleic acid) SCF - Fator de células tronco (do inglês stem cell factor) SDF-1 – Fator derivado de célula estomal -1 (do inglês stromal cell-derived factor-1) SDS – Dodecil sulfato de sódio SGZ - Camada subgranular (do inglês subgranular zone) SNC - Sistema nervoso central SVZ - Zona subventricular (do inglês subventricular zone) TGF-α - Fator de crescimento de transformação alfa (do inglês transforming growth facto - α) TNF - Fator de necrose tumoral (do inglês tumor necrosis factor) VEGF - Fator de crescimento endotelial vascular (do inglês vascular endothelial growth factor) VL - Ventrículo lateral VZ - Zona ventricular (do inglês ventricular zone)
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Sumário
1. Introdução............................................................................................................................14
1.1 Neurogênese em mamíferos adultos...................................................................................14
1.2 Células-tronco neurais ........................................................................................................16
1.3 Zona subventricular ............................................................................................................19
1.4 Camada Subgranular ..........................................................................................................24
1.5 Nicho neurogênico .............................................................................................................27
1.6 Reguladores da neurogênese ..............................................................................................30
1.7 Origem das NSCs - Glia radial ..........................................................................................34
1.8 Isquemia cerebral ...............................................................................................................41
1.9 Oligoemia ...........................................................................................................................42
1.10 Neurogênese após isquemia cerebral ...............................................................................47
1.11 Terapia celular - Células de medula óssea .......................................................................50
2. Objetivos..............................................................................................................................59
3. Materiais e Métodos............................................................................................................60
3.1 Animais...............................................................................................................................60
3.2 Isquemia cerebral global ....................................................................................................60
3.3 Isquemia cerebral focal ......................................................................................................61
3.4 Isolamento das células mononucleares da MO...................................................................63
3.5 Marcação das células de MO..............................................................................................63
3.6 Análise das células mononucleares por citometria de fluxo ..............................................64
3.7 Injeções de BrdU ................................................................................................................65
3.8 Perfusão e criocortes...........................................................................................................66
3.9 Imuno-histoquímica ...........................................................................................................67
3.10 Imuno-histoquímica para BrdU e Ki67.............................................................................68
3.11 Observação de lâminas e aquisição de imagens................................................................69
3.12 Quantificação dos prolongamentos radiais expressando vimentina e das células em
proliferação na SVZ e SGZ.......................................................................................................69
3.13 Análise de degeneração neuronal - FluoroJade C.............................................................72
3.14 Análise por Western Blotting............................................................................................72
13
3.15 Reação de transcrição reversa e reação em cadeia polimerase (PCR – do inglês
Polymerase Chain Reaction) ............................................................................................74
3.16 Reação de PCR em tempo real..........................................................................................75
4. Resultados............................................................................................................................77
4.1 Caracterização das células RGL em animais normais........................................................77
4.2 As células RGL do adulto apresentam características em comum com as da glia radial
embrionária ........................................................................................................................85
4.3 Caracterização e eficiência do transplante intravenoso das células mononucleares de
MO......................................................................................................................................93
4.4 Caracterização da lesão após oligoemia..............................................................................98
4.5 Efeito do transplante de células de MO sobre as células RGL ao redor do VL............... 102
4.6 Efeito isquemia focal sobre as células RGL ao redor do VL............................................117
4.7 Efeito do transplante de células de MO sobre a proliferação das células da SVZ............121
4.8 Análise dos níveis de RNAm de diferentes fatores tróficos (BNDF por exemplo) e de
crescimento (FGF por exemplo) após oligoemia e transplante de células de MO............129
5. Discussão............................................................................................................................133
5.1 Presença de células RGL na SVZ de ratos adultos...........................................................133
5.2 Lesão na substância branca após oligoemia e transplante das células de MO..................137
5.3 Influência da terapia celular sobre a proliferação das células na SVZ e SGZ .................142
5.4 Influência da oligoemia e do transplante de células de MO sobre o número de células
RGL...................................................................................................................................143
6. Conclusões …………………………………………….....................................................154
7. Referências.........................................................................................................................155 8. Anexo..................................................................................................................................180
14
1. Introdução:
O sistema nervoso central (SNC) é formado por uma rede de células conectadas que
são essenciais para o processamento e resposta de todo os tipos de estímulos que recebemos a
cada instante. Para que ele funcione de maneira adequada é necessário que processos, que
ocorrem principalmente durante o desenvolvimento, ocorram de uma forma temporalmente
organizada. Podemos dividir o desenvolvimento do SNC nas seguintes etapas: neurogênese,
proliferação, migração, diferenciação, morte celular e refinamento sináptico.
O SNC é formado principalmente por duas populações celulares, os neurônios e as
células de glia. Os neurônios são responsáveis pela transmissão de sinais no sistema nervoso.
Dentro da população de células de glia presentes no SNC estão contidos os astrócitos,
oligodendrócitos e a microglia, que por muito tempo foram consideradas somente como
células de suporte a transmissão sináptica. Acreditava-se que essas populações neurais se
diferenciam a partir de progenitores diferentes durante o desenvolvimento (para revisão ver:
KRIEGSTEIN E ALVAREZ-BUYLLA., 2009). No entanto, nos últimos anos diversos
grupos têm demonstrado que algumas células de glia, as células de glia radial presentes
durante o desenvolvimento, e alguns astrócitos no adulto, são capazes de proliferar e formar
neurônios (NOCTOR ET AL., 2001; DOETSCH ET AL., 1999; SERI ET AL., 2001).
1.1 Neurogênese em mamíferos adultos:
Por muito tempo, o dogma existente era de que não havia formação de novos
neurônios ou plasticidade no cérebro adulto, como pode ser observado na citação do
neurocientista Santiago Ramon y Cajal: “In the adult centers, the nerve paths are something
fixed, ended, and immutable. Everything may die, nothing may be regenerated” (RAMON Y
15
CAJAL, 1913-14 apud COLUCCI-D’AMATO ET AL., 2006). Os primeiros trabalhos que
contrariaram essa hipótese demonstraram a presença de figuras mitóticas no cérebro de ratos
adultos (SCHAPER, 1897; LEVI, 1898 apud GROSS, 2000). No entanto, esses trabalhos
foram criticados devido à ausência, naquela época, de métodos adequados para detectar
células em divisão e para distinguir neurônios de células gliais.
Nos anos 60, utilizando um novo método para marcar células em divisão, a timidina
tritiada, Joseph Altman publicou uma série de artigos onde evidenciava a presença de novos
neurônios em várias estruturas encefálicas de ratos jovens e adultos, incluindo o neocórtex
(ALTMAN, 1963; ALTMAN, 1966), giro denteado (ALTMAN, 1963; ALTMAN E DAS,
1965) e bulbo olfatório (ALTMAN, 1969). Posteriormente, Michael Kaplan confirmou, por
microscopia eletrônica, que as células marcadas com timidina tritiada no giro denteado e
bulbo olfatório de ratos e macacos adultos tinham características ultra-estruturais de neurônios
(KAPLAN E HINDS, 1977; KAPLAN E BELL, 1984; KAPLAN, 1983). Mesmo com essas
evidências, a neurogênese em mamíferos adultos ainda demorou a ser amplamente aceita
(GROSS, 2000). Entretanto, após uma série de trabalhos consistentes que utilizaram técnicas
mais modernas para demonstrar a existência de neurogênese em adultos, tanto em aves, como
em roedores e humanos, esse evento passou a ser aceito pela maioria da comunidade científica
(GOLDMAN E NOTTEBOHM, 1983; GALILEO ET AL., 1990; CAMERON ET AL., 1993;
LOIS E ALVAREZ-BUYLLA, 1993; GOULD ET AL., 1999; ZHAO ET AL 2008).
A neurogênese ocorre em duas regiões específicas em mamíferos adultos: na zona
subventricular (SVZ) ao redor dos ventrículos laterais (VL) (Figura 1A) (LOIS E
ALVAREZ-BUYLLA, 1993; LOIS E ALVAREZ-BUYLLA, 1994) e na camada subgranular
(SGZ) no giro denteado hipocampal (Figura 2) (KAPLAN E BELL, 1984; CAMERON ET
AL., 1993; GAGE ET AL., 1998). Os novos neurônios formados na SVZ migram por uma
longa distância pela corrente migratória rostral (RMS) até o bulbo olfatório onde se
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diferenciam em neurônios granulares e periglomerulares (Figura 1B) (LOIS E ALVAREZ-
BUYLLA, 1994). Já os neurônios formados na SGZ migram por curto trajeto até a camada
granular onde se diferenciam em neurônios granulares. Os novos neurônios se integram nas
suas regiões de destino estabelecendo conexões sinápticas funcionais (MARKAKIS E GAGE,
1999; VAN PRAAG ET AL., 2002; CARLEN ET AL., 2002; BELLUZZI ET AL., 2003;
TONI ET AL., 2008).
1.2 Células-tronco neurais:
Acredita-se que a neurogênese no SNC adulto ocorre a partir de células-tronco neurais
(NSC) ou progenitores neurais presentes na SVZ e SGZ (CHIASSON ET AL., 1999;
DOETSCH ET AL., 1999; SERI ET AL., 2001). Células-tronco são definidas por serem
capazes de se auto-renovar e de se diferenciar em mais de um tipo celular. As células-tronco
podem ser classificadas como pluripotentes, quando são capazes de se diferenciar em células
de todos os folhetos germinativos, ou multipotentes, quando se diferenciam somente nas
células do seu tecido de origem. As NSCs são consideradas multipotentes, pois se diferenciam
somente em células do SN, como neurônios, astrócitos e oligodendrócitos (DOETSCH ET
AL., 1999; MENN ET AL., 2006). Acredita-se que os progenitores neurais, diferentemente
das NSCs, possuam capacidade proliferativa limitada, não sendo capazes de se auto-
renovarem por tempo indeterminado e se diferenciando em uma variedade mais restrita de
tipos celulares. As primeiras células retiradas do SNC adulto caracterizadas como capazes de
gerar neurônios, astrócitos e oligodendrócitos in vitro foram isoladas do corpo estriado de
camundongos, em 1992, por Reynolds e Weiss. Essas células classificadas como NSCs se
mostraram imunorreativas para nestina, uma proteína de filamento intermediário, expressa em
17
progenitores neurais e musculares (FREDERIKSEN E MACKAY, 1988; ZIMMERMAN ET
ALl., 1994).
As NSCs podem ser isoladas a partir da SVZ e mantidas in vitro na presença do fator
de crescimento de fibroblastos -2 (FGF-2) e fator de crescimento epidermal (EGF). Nessas
condições, as NSCs proliferam formando agregados chamados neuroesferas. As neuroesferas
podem ser dissociadas em células isoladas e plaqueadas de forma clonal sob as mesmas
condições formando neuroesferas secundárias, demonstrando a capacidade de auto-renovação
das NSCs (CHIASSON ET AL., 1999; DOETSCH ET AL., 1999). Na ausência dos fatores de
crescimento, as neuroesferas aderem e se diferenciam em neurônios e células da glia,
demonstrando a multipotencialidade das NSCs (GRITTI ET AL., 1996). No entanto, cada
neuroesfera é heterogênea, contendo tanto NSCs como progenitores mais diferenciados.
Dessa forma, somente uma pequena parte (menos de 1%) das células presentes nas
neuroesferas possuem NSCs capazes de formar neuroesferas sencundárias (MORSHEAD ET
AL., 2002).
É possível formar neuroesferas a partir de células isoladas tanto da SVZ quanto da
SGZ, no entanto essas esferas apresentam características diferentes. Ao contrário das
neuroesferas obtidas da SVZ, aquelas obtidas na SGZ são menores e não são capazes de
formar neuroesferas secundárias. Além disso, só é possível diferenciar um tipo celular por
esfera de SGZ. Dessa forma, conclui-se que as neuroesferas obtidas da SGZ seriam derivadas
de progenitores e não de células-tronco (SEABERG E VAN DER KOOY, 2002; BULL E
BARTLETT, 2005).
Apesar da identidade das NSCs in vivo ainda ser um tema discutido, acredita-se que
essas seriam células com características de astrócitos, expressando no citoesqueleto a proteína
acídica fibrilar de glia (GFAP), tanto na SVZ como na SGZ. Os astrócitos das regiões
germinativas, mesmo semelhantes aos astrócitos do parênquima cerebral, têm características
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próprias. Por exemplo, a maioria dos astrócitos da SVZ e os astrócitos radiais da SGZ não
expressam S100beta, proteína expressa por astrócitos maduros. Além disso, os astrócitos da
SVZ que expressam ambos S100beta e GFAP formam menos neuroesferas do que aqueles
que só expressam GFAP (RAPONI ET AL., 2007). Da mesma forma, Imura e colaboradores
(2006) demonstraram que somente os astrócitos que expressam GFAP, nestina e o
trissacarídeo de membrana Lex/SSEA-1 são capazes de formar neurônios in vitro. Células
com essas características, no entanto, não são observadas a partir de astrócitos do córtex
cerebral adulto (IMURA ET AL., 2006). O Lex é considerado um marcador positivo das
NSCs e progenitores neurais da SVZ (CAPELA E TEMPLE, 2002). Esses estudos
demonstram que apesar de apresentarem características em comum, as NSCs expressam
alguns marcadores específicos que não são encontrados nos astrócitos maduros.
Ainda há muita discussão, se existem NSCs em outras regiões do cérebro adulto, além
da SVZ e SGZ. Alguns grupos conseguiram isolar células com características, in vitro, de
NSCs a partir de regiões não neurogênicas, tais como medula espinhal, córtex cerebral e
substância negra (GRITTI ET AL., 1996; WEISS ET AL., 1996; PALMER ET AL., 1997;
SHIHABUDDIN ET AL., 2000; TAUPIN ET AL., 2000; YAMAMOTO ET AL., 2001;
MAGAVI E MACKILS, 2002; LIE ET AL., 2002). No entanto, outros grupos obtiveram
resultados contraditórios a esses, conseguindo isolar NSCs somente das regiões consideradas
neurogênicas in vivo (LAYWELL ET AL., 2000; MORSHEAD ET AL., 2004; IMURA ET
AL., 2006). Laywell e colaboradores, por exemplo, só conseguiram isolar NSCs de regiões
não-neurogênicas em camundongos com até 10 dias de vida, não observando mais essa
capacidade nos animais adultos (LAYWELL ET AL., 2000). Dessa forma, os astrócitos das
regiões neurogênicas parecem ter características, que permitem que eles atuem como
progenitores neurais no SNC de mamíferos adultos. Mesmo assim, é preciso analisar melhor
19
se, sob condições especiais, como por exemplo, na presença de fatores de crescimento ou de
lesões cerebrais, células de outras regiões poderiam atuar também como progenitores.
1.3 Zona subventricular
Em mamíferos adultos, a SVZ é uma das principais regiões neurogênicas. Novos
neurônios formados nessa região migram constantemente em direção ao bulbo olfatório para
repor interneurônios (LUSKIN, 1993; LOIS E ALVAREZ-BUYLLA, 1994), um processo
que ocorre inclusive em primatas não-humanos (KORNACK E RAKIC, 2001) e humanos
(SANAI ET AL., 2004). No bulbo olfatório de ratos adultos jovens, aproximadamente 80000
novos neurônios granulares são formados por dia a partir dos progenitores da SVZ
(PETERSON, 2002).
A composição da SVZ foi detalhadamente descrita pelo grupo de Alvarez-Buylla,
utilizando-se microscopia eletrônica e imuno-histoquímica (DOETSCH ET AL., 1997).
Segundo estes autores, a SVZ é composta basicamente por 3 tipos celulares: pelas células A,
células B e células C (Figura 1A). As células B são células com características de astrócitos,
expressam GFAP e apresentam núcleo irregular com invaginações e citoplasma claro. As
células A são os neuroblastos migratórios que expressam doublecortina (DCX) e PSA-
NCAM, apresentam corpo celular alongado, um ou dois prolongamentos e possuem
citoplasma escuro. As células C expressam o fator de transcrição Dlx2, apresentam corpo
celular grande e mais esférico e invaginações profundas no núcleo (DOETSCH ET AL.,
2002). Entre a SVZ e o lúmen do VL há uma camada de células ependimárias multiciliadas,
também denominadas células E. As células B podem ainda ser dividas em dois tipos: B1 e B2.
As células B1 são maiores e apresentam mais citoplasma do que as B2. As células B1
apresentam superfície apical em contato com o lúmen do VL e emitem um prolongamento
20
curto em direção a este. Elas se localizam entre as células ependimárias, as quais apresentam
superfície apical em contato com o VL em formato de diamante, formando um padrão de
catavento (Figura 1C). Esse padrão é observado somente na superfície ventricular de regiões
neurogênicas (MIRZADEH ET AL., 2008).
21
Células B Células E
A
Ax
B
C
Ctx
Figura 1: Esquema representativo da SVZ. (A) Modelo esquemático de um corte coronal do cérebro de um roedor. A figura à esquerda mostra a SVZ (laranja) ao redor dos VLs. A figura à direita apresenta um modelo detalhado das células existentes na SVZ. Células B (azul); células C (verde); células A (vermelho) e células ependimárias (cinza). Ax (axônio); LV (ventrículo lateral); BV (vaso sanguíneo). Modificado de RIQUELME ET AL., 2008. (B) Desenho em câmera lúcida de um corte sagital demonstrando a migração dos neuroblastos formados na SVZ até o bulbo olfatório pela RMS. Modificado de LUSKIN, 1993. (C) Desenho esquemático da disposição das células em contato com o lúmen do VL. É possível observar as células E multicilidadas dispostas em forma de catavento com os prolongamentos apicais das células B no centro. CC, corpo caloso; Ctx, córtex; OB, bulbo olfatório. Modificado de MIRZADETH ET AL., 2008.
22
A neurogênese ocorre por toda parede lateral do VL enquanto que na parede medial,
voltada para o septo, só há neurogênese na região anterior (MIRZADEH ET AL., 2008). No
entanto, a proliferação celular é maior na porção mais anterior da parede lateral, voltado para
o estriado, a partir de onde a maioria das novas células vão migrar pela RMS até o bulbo
olfatório (DOETSCH ET AL., 1997). Apesar de a neurogênese ser maior na SVZ anterior, o
número de células B é maior na SVZ posterior (DOETSCH ET AL., 1997).
As células B são consideradas as NSCs, que estão quiescentes e/ou tem ciclo celular
lento, e após algum estímulo se diferenciam nas células C. Essas, por sua vez, são
consideradas amplificadores transitórios, com alta taxa de proliferação, aumentando o número
de progenitores na região, se diferenciando por fim nas células A, que irão migrar
tangencialmente até o bulbo olfatório (DOETSCH ET AL., 1999). Acredita-se que somente as
células B ativadas, ou seja, já programadas para gerar as células tipo C, toquem o ventrículo
com o cílio (DOETSCH ET AL., 2002). A presença das células C para amplificar o número
de progenitores na região é importante para que as NSCs não precisem passar por muitos
ciclos celulares, dessa forma diminuindo a chance de mutações serem incorporadas nas
células-tronco (REYA ET AL., 2001).
Apesar de muitos grupos acreditarem que as células B sejam as NSCs, há outra
corrente que discorda dessa visão e propõe que sejam as células ependimárias, as células-
tronco presente ao redor do VL (JOHANSSON ET AL., 1999). As células E expressam
nestina (DOETSCH ET AL., 1997), proteína expressa em progenitores neurais, e receptores
para EGF e FGF-2, fatores de crescimento necessários para formação das neuroesferas
(CRAIG ET AL., 1996; MATSUO ET AL., 1994). Johansson e colaboradores (1999)
demonstraram que células ependimárias, marcadas através de injeções intraventriculares de
DiI ou utilizando uma abordagem de marcação com retrovírus, possuem capacidade
proliferativa in vivo e in vitro, e formam neurônios diferenciados no bulbo olfatório
23
(JOHANSSON ET AL., 1999). No entanto, outros grupos tentaram reproduzir esses
experimentos sem sucesso, demonstrando que provavelmente as células proliferando na
camada ependimária, seriam células B ativadas, que se localizam entre as células E
(CHIASSON ET AL., 1999; DOETSCH ET AL., 1999; DOETSCH ET AL., 2002;
SPASSKY ET AL., 2005; MIRZADEH ET AL., 2008). Recentemente, essa discussão foi
reiniciada com o trabalho de Coskun e colaboradores que observaram uma subpopulação de
células ependimárias CD133-positivas e CD24-negativas é capaz de proliferar in vitro e in
vivo e se diferenciar em células A (COSKUN ET AL., 2008). Esse trabalho foi criticado pelo
grupo de Alvarez-Buylla que demonstrou que células B ativadas também expressam CD133
(MIRZADEH ET AL., 2008). Já o grupo de Jonas Frisén, o primeiro a sugerir a possibilidade
das células E serem as NSCs, demonstrou que as células E só teriam capacidade proliferativa
em resposta a uma lesão, por exemplo, a isquemia cerebral. Nesse caso, as células E se
diferenciariam em células B e/ou células A na SVZ para, só então, proliferar, diminuindo o
número de células na camada ependimária. Esses resultados mostram que as células E não são
capazes de se auto-renovar, demonstrando não cumprir um dos requisitos para ser considerada
como célula-tronco (CARLEN ET AL., 2009), no entanto elas podem ter um papel importante
na neurogênese após lesão, podendo favorecer a formação de novos neurônios que poderiam
migrar, repondo os neurônios perdidos na região lesada.
Além de formar neuroblastos, foi demonstrado que as NSCs da SVZ também são
capazes de formar oligodendrócitos in vivo. Marcando especificamente as células B da SVZ, o
grupo de Arturo Alvarez-Buylla demonstrou que essas células são capazes de formar
precursores de oligodendrócitos Olig2-positivos, que migram para o corpo caloso, estriado e
fimbria do fornix, onde se diferenciam em oligodendrócitos mielinizantes e não mielinizantes.
Eles demonstraram também que uma única célula B, in vitro, é capaz de formar neurônios e
24
oligodendrócitos, demonstrando novamente a multipotencialidade dessas células (MENN ET
AL., 2006).
Mesmo conhecendo as características morfológicas das NSCs da SVZ, ainda não existe
nenhum marcador exclusivo das NSCs. Alguns grupos têm procurado um marcador específico
para as NSCs e já foram propostos marcadores negativos, como por exemplo, o PNA
(aglutinina de amendoim) e o HSA (antígeno heat-stable) e marcadores positivos como o
Lex/SSEA-1 ou CD15 e o gangliosídeo 9-O-acetil GD3 ou CD60b (RIETZE ET AL., 2001;
CAPELA E TEMPLE, 2002; MENDEZ-OTERO ET AL., 2005; IMURA ET AL., 2006). No
entanto, esses marcadores não são exclusivos das NSCs, o que dificulta a visualização e
isolamento dessas células.
1.4 Camada Subgranular
A SGZ está localizada no hipocampo, na interface entre o hilo e a camada granular do
giro denteado. Calcula-se que são formados aproximadamente 100-150 novos neurônios por
dia na SGZ de roedores adultos (KEMPERMANN ET AL., 1997). Esses neurônios se
diferenciam em neurônios granulares e permanecem na camada granular onde estabelecem
projeções axonais até a área CA3, tornando-se indistinguíveis das células locais (CARLEN
ET AL., 2002; TAUPIN E GAGE., 2002). Os novos neurônios formados que se integram
sobrevivem pelo menos oito meses em roedores e dois anos em humanos (ERIKSSON ET
AL., 1998; DAYER ET AL., 2003)
As NSCs ou as células progenitoras neurais existentes na SGZ também apresentam
características de astrócitos. Essas células, também chamadas de células B, ou progenitores do
tipo I, expressam nestina e GFAP e possuem prolongamentos radiais proeminentes (SERI ET
AL., 2001; FILIPPOV ET AL., 2003; STEINER ET AL., 2006). As células B originam as
25
células D ou progenitores do tipo II que têm proliferação mais acentuada formando agregados
entre os prolongamentos radiais das células B (SERI ET AL., 2001; FAKUDA ET AL., 2003;
KEMPERMANN ET AL., 2004). As células D expressam somente nestina, e podem ser
consideradas amplificadores transitórios, como as células C da SVZ (KRONENBERG ET
AL., 2003). Na SGZ, ainda existem astrócitos horizontais, que são nestina-negativos, mas
ainda não se sabe se esses também são progenitores neurais (SERI ET AL., 2001) (Figura 2).
26
Figura 2: Esquema representativo da SGZ. Desenho esquemático de um corte coronal do cérebro de um roedor evidenciando o hipocampo. Em destaque, a composição da SGZ e da camada de células granulares. Os astrócitos da SGZ (células B) apresentam prolongamentos radiais que transpassam as camadas celulares do giro denteado. As células B se dividem e geram células imaturas (células D1, D2 e D3) que se dividem e diferenciam em novos neurônios granulares (células G). BV, vaso sanguíneo; Ctx, córtex. Modificado de RIQUELME ET AL., 2008
SGZ
Hilus
Camada granular
Hipocampo Ctx
27
O hipocampo está relacionado com a memória e o aprendizado, dessa forma é
necessário que haja uma constante plasticidade nessa região. Apesar de alguns artigos
demonstrarem o aumento da neurogênese na SGZ após estímulos de aprendizagem (VAN
PRAAG ET AL., 1999), Gould e colaboradores demonstraram que o aprendizado não estaria
estimulando a formação de novos neurônios, mas sim a sobrevivência dos novos neurônios
formados no período que antecedeu o estímulo. Isso indicaria que estímulos externos podem
contribuir para a sobrevivência dos novos neurônios formados na SGZ (GOULD ET AL.,
1999). No entanto, somente estímulos de aprendizado que dependem do hipocampo íntegro
têm esse efeito (GOULD ET AL., 1999). A atividade física e a exposição de roedores a
ambientes enriquecidos aumenta o número de neurônios funcionais e esse aumento está
associado com a melhor performance desses animais em tarefas dependentes do hipocampo,
indicando a contribuição dos novos neurônios para o funcionamento dessa região
(KEMPERMANN ET AL., 1997, VAN PRAAG ET AL., 1999). No entanto, a atividade
física está relacionada com o aumento na proliferação de precursores neurais, enquanto
estímulos cognitivos estão relacionados com a sobrevivência dos novos neurônios formados
(Kempermann et al., 2008).
1.5 Nicho neurogênico
As regiões neurogênicas formam um nicho permissivo à diferenciação neuronal,
devido não só a presença de estímulos positivos à diferenciação neuronal, como também a
ausência de sinais inibitórios desta. Dessa forma, se NSCs cultivadas in vitro forem
transplantadas para regiões não-neurogênicas elas formam preferencialmente células da glia e
tem sobrevivência limitada, indicando a presença de fatores inibitórios à diferenciação
neuronal nessas regiões in vivo (TEMPLE, 2001).
28
Um exemplo de sinal inibitório à diferenciação neuronal presente nas regiões não-
neurogênicas ocorre através da sinalização pela proteína morfogênica de osso (BMP). As
BMPs influenciam na proliferação, diferenciação e na determinação do fenótipo celular no
início da embriogênese. As BMPs 2 e 4 inibem a neurogênese tanto in vitro quanto in vivo
(LIM ET AL., 2000). No entanto, na SVZ as células E, e em níveis mais baixos, as células B,
liberam noguina, um polipeptídeo que se liga as BMPs inibindo sua ação através do
impedimento da ligação da BMP aos seus receptores. Conseqüentemente, a presença da
noguina permite a diferenciação neuronal na SVZ (LIM ET AL., 2000; PERETTO ET AL.,
2004). Na SGZ, um fator permissivo à neurogênese seria o Wnt-3. O Wnt-3 faz parte da
família Wnt, a qual está relacionada com a posteriorização neural durante o desenvolvimento
(VAN DE WATER ET AL., 2001). A superexpressão do Wnt3 ou o bloqueio da sua ação no
giro denteado adulto, leva a um aumento e diminuição, respectivamente, da neurogênese (LIE
ET AL., 2005).
O líquido cefalorraquidiano, presente no VL, é uma fonte importante de sinais que
mantém o nicho neurogênico. Alguns fatores de crescimento, que podem influenciar a
neurogênese na SVZ, são produzidos pelo plexo coróide e distribuídos pela SVZ pelas células
E. Além disso, foi demonstrado que os batimentos dos cílios das células E direcionam a
migração neuronal da SVZ para a RMS, por formar um gradiente de Slit2, proteína
quimiorepulsora (SAWAMOTO ET AL., 2006). As células ependimárias são capazes de se
comunicar com as células B através de junções comunicantes, o que permite a transdução de
sinais do líquido cefalorraquidiano para as NSCs (MIRZADEH ET AL., 2008).
Outro componente do nicho neurogênico que tem chamado cada vez mais a atenção
são os vasos sanguíneos. A neurogênese tanto na SVZ como na SGZ ocorre próxima a essas
estruturas (PALMER ET AL., 2000; MIRZADEH ET AL., 2008; SHEN ET AL., 2008). Na
SGZ, por exemplo, os progenitores neurais podem ser encontrados como agregados próximos
29
a vasos sanguíneos (PALMER ET AL., 2000). Nesses agregados podem ser observadas
também células endoteliais proliferando, demonstrando que talvez sinais em comum
influenciem tanto a neurogênese como a angiogênese, como já foi observado durante o
desenvolvimento (PALMER ET AL., 2000; CARMELIET E TESSIER-LAVIGNE., 2005).
As células endoteliais liberam fatores solúveis que mantêm um maior número de NSCs
indiferenciadas in vitro. Além disso, após a retirada do estímulo endotelial, as NSCs são
capazes de formar mais neurônios do que as NSCs mantidas na ausência de tal estímulo,
mantendo estas indiferenciadas (SHEN ET AL., 2004). Um dos possíveis fatores que podem
ser responsáveis por tais efeitos é o fator derivado de epitélio pigmentar (PEDF), que é
liberado tanto pelas células vasculares como pelas células ependimárias, e aumenta o número
de NSCs indiferenciadas tanto in vitro como in vivo (RAMIREZ-CASTILLEJO ET AL.,
2006).
Na SVZ, 3 grupos independentes demonstraram recentemente a importância dos vasos
na neurogênese nessa região. Utilizando a técnica de whole mounting, eles analisaram em 3D
toda a parede lateral do VL. O grupo de Arturo Alvarez-Buylla demonstrou que as células B1
apresentam prolongamentos basais longos tangenciais à parede lateral e que 96% desses
prolongamentos terminam em vasos sanguíneos (MIRZADEH ET AL., 2008). Esses
prolongamentos basais podem permitir que as células B1 respondam a sinais perivasculares.
O grupo de Fiona Doetsch demonstrou que as células B e C, principalmente quando estão
proliferando, se localizam adjacentes a vasos onde não há barreira astrocitária, o que
facilitaria a troca de moléculas entre as células da SVZ e a circulação. Essas regiões onde falta
a barreira astrocitária existem somente ao redor do VL (TAVAZOIE ET AL., 2008). O grupo
de Sally Temple também observou a associação das células B e C com os vasos e propôs que
essa associação ocorra pela ligação da integrina α6β1, presente nas células progenitoras e
laminina, presente nas células endoteliais. Se a integrina for bloqueada, um número
30
significativo de células progenitoras é encontrado longe dos vasos (SHEN ET AL., 2008). Em
conjunto, esses experimentos demonstram a complexidade do nicho neurogênico, e a
importância da vasculatura para mantê-lo, dando suporte a proliferação dos progenitores
neurais e, possivelmente, regulando essa proliferação através da troca de moléculas
sinalizadoras.
1.6 Reguladores da neurogênese
Diversos fatores tanto fisiológicos como patológicos podem regular a neurogênese na
SVZ e SGZ (Tabela 1). A idade, por exemplo, pode influenciar no número de neurônios
formados, assim ratos com mais de 12 meses de idade apresentam menor proliferação dos
precursores neuronais na SGZ (KUHN ET AL., 1996). Na SVZ e no bulbo olfatório também
ocorre diminuição da neurogênese com a idade, o que leva a um déficit na discriminação
olfatória com a idade (SEKI ET AL., 1995; ENWERE ET AL., 2004). A fase do ciclo estral
nas fêmeas também pode influenciar na taxa de neurogênese. As fêmeas que estão em pró-
estro, quando os níveis de estrogênio estão mais altos, formam mais neurônios na SGZ. Já na
SVZ, ocorre a maior neurogênese quando as fêmeas estão em fase de estro (TANAPAT ET
AL., 1999; SMITH ET AL., 2001). Durante a gestação também é possível observar aumento
da neurogênese na SVZ, esse efeito é mediado pela prolactina (SHINGO ET AL., 2003).
Como já foi descrito anteriormente, ambientes enriquecidos são capazes de estimular a
neurogênese na SGZ (KEMPERMANN ET AL., 1997). Esse aumento, no entanto, não é
observado na SVZ, demonstrando que, dependendo do estímulo, somente uma região
neurogênica pode ser influenciada. O exercício físico é outro exemplo; atividades físicas de
intensidade baixa e moderada estimulam a neurogênese somente na SGZ, não sendo
31
observado tal efeito da SVZ (VAN PRAAG ET AL., 1999; RA ET AL., 2002; BROWN ET
AL., 2003).
Alguns estímulos patológicos também influenciam a neurogênese. A isquemia
cerebral, por exemplo, estimula a formação de novos neurônios tanto na SVZ como na SGZ
(LIU ET AL., 1998; DASH ET AL., 2001; KEE ET AL., 2001; LI ET AL., 2002; KOKAIA
ET AL., 2006). Já o estresse reduz a neurogênese na SGZ (GOULD ET AL., 1998;
MALBERG ET AL., 2003). Doenças neurodegenerativas também influenciam na
neurogênese. Assim, a doença de Alzheimer aumenta a formação de novos neurônios na SGZ,
e a doença de Hungtington aumenta na SVZ (CURTIS ET AL., 2003; JIN ET AL., 2004; JIN
ET AL., 2005; BATISTA ET AL., 2006). Já na doença de Parkinson foi observada uma
diminuição da proliferação na SVZ, tanto em roedores como em humanos (BAKER ET AL.,
2004; HOGLINGER ET AL., 2004). O aumento da neurogênese após lesão já foi relacionado
com melhora cognitiva em animais que sofreram lesão cerebral traumática (SUN ET AL.,
2007). Esse aumento da neurogênese demonstra que, em alguns tipos de trauma, o SNC tenta
se regenerar estimulando o aumento da proliferação de seus progenitores neurais endógenos,
no entanto, o número de novos neurônios formados não é suficiente para repor os neurônios
perdidos e o insulto cerebral permanece importante.
32
SVZ SGZ Referência Idade Diminui a
neurogênese Diminui a neurogênese
KUHN ET AL., 1996; SEKI ET AL., 1995; ENWERE ET AL., 2004
Ciclo estral Aumenta neurogênese em estro
Aumenta neurogênese em pró-estro
TANAPAT ET AL., 1999; SMITH ET AL., 2001
Ambiente enriquecido
Não tem efeito Aumenta sobrevivência dos novos neurônios
KEMPERMANN ET AL., 1997
Exercício físico voluntário
Não tem efeito Aumenta neurogênese
VAN PRAAG ET AL., 1999; RA ET AL., 2002; BROWN ET AL., 2003
Isolamento social - Dimuinui a neurogênese
LU ET AL., 2003
Estresse Dimuinui a neurogênese
Dimuinuí a neurogênese
OHL ET AL., 1999; MINEUR ET AL., 2007
Isquemia cerebral Aumenta neurogênese
Aumenta neurogênese
LIU ET AL., 1998; DASH ET AL., 2001; KEE ET AL., 2001; LI ET AL., 2002; KOKAIA ET AL., 2006
Privação de odor Diminui a neurogênese
Diminui a neurogênese
COROTTO ET AL., 1994
Tabela 1: Fatores fisiológicos e patológicos que podem modular a neurogênese na SVZ e SGZ de roedores adultos.
Ainda não se sabe quais seriam os mecanismos reguladores da neurogênese na
presença de diferentes estímulos. Possivelmente, a influência de diferentes fatores de
crescimento podem modular a neurogênese na SVZ e SGZ. Esses fatores podem modular não
só a proliferação, como também a migração e diferenciação de células progenitoras. Dessa
forma, foi observado que as células da SVZ expressam alguns receptores para fatores de
crescimento, como FGF-2 e EGF (DOETSCH ET AL., 2002; ZHENG ET AL., 2004). Esses
fatores, como descrito anteriormente, são utilizados para manter as NSCs indiferenciadas in
vitro. A administração intraventricular ou subcutânea de FGF-2 é capaz de estimular o
aumento da neurogênese in vivo (KUHN ET AL., 1997; WAGNER ET AL., 1999).
Camundongos nocaute para FGF-2 apresentam uma redução em torno de 50% das células em
divisão na SVZ. Essa redução é observada no número de NSCs, demonstrando que FGF-2 age
33
nas células mais quiescentes dessa região (ZHENG ET AL., 2004). A infusão de EGF
também estimula o aumento na proliferação na SVZ, no entanto o EGF atua principalmente
nos progenitores transitórios, como as células C, já que essas expressam abundantemente o
receptor para o EGF (DOESTCH ET AL., 2002). Somente uma parte das células B possui o
receptor do EGF, dessa forma, após a infusão intraventricular de EGF não foi observado
aumento na proliferação das células B, no entanto, foi observado o aparecimento de um maior
numero de células B que estendem prolongamentos para o VL, aumentando desta forma o
número de células B ativadas (DOESTCH ET AL., 2002).
Outros fatores de crescimento também podem modular a neurogênese, como o fator de
crescimento endotelial vascular (VEGF) e o fator neurotrófico ciliar (CNTF) que estimulam a
neurogênese (JIN ET AL., 2002; EMSLEY ET AL., 2003). Já o fator neurotrófico derivado
do cérebro (BDNF) é um dos fatores relacionados com a neurogênese induzida pelo exercício
físico na SGZ e com a sobrevivência dos novos neurônios formados (CHOI ET AL., 2009).
Na SVZ, a ação do BDNF ainda é controversa, enquanto alguns grupos observaram aumento
da neurogênese após infusão de BDNF no VL, outros observaram redução utilizando o
mesmo protocolo (ZIGOVA ET AL., 1998; BENRAISS ET AL., 2001; GALVÃO ET AL.,
2008). Como a neurogênese basal não é suficiente para repor os neurônios perdidos após uma
lesão grave, alguns grupos têm tentado estimular a neurogênese e a migração dos novos
neurônios para a área de lesão com a infusão de fatores de crescimento. O FGF-2 é importante
para que ocorra o aumento da neurogênese em resposta à lesão, já que animais nocaute para
FGF-2 não apresentam esse aumento (YOSHIMURA ET AL., 2001; YOSHIMURA ET AL.,
2003). Dessa forma, Sun e colaboradores observaram que após 7 dias de infusão
intraventricular de FGF-2, os animais que sofreram lesão cerebral traumática além de
apresentar maior neurogênese, apresentam melhor resposta a testes cognitivos quando
comparados com os animais lesados que não receberam a infusão (SUN ET AL., 2009). Outro
34
grupo demonstrou que a infusão intraventricular de FGF-2 e EGF também leva à recuperação
cognitiva em animais que sofreram isquemia global transitória. Nesse caso, os autores
correlacionaram essa melhora com o aumento da formação e migração de progenitores
neurais do VL posterior para CA1, onde os novos neurônios amadurecem e estabelecem
sinapses funcionais (NAKATOMI ET AL., 2002). A infusão de FGF-2 também estimula a
neurogênese na SVZ de camundongos com doença de Huntington e a migração dos novos
neurônios para o estriado, região afetada pela doença (JIN ET AL., 2005). Esses trabalhos
demonstraram a importância de se estudar os fatores intrínsecos moduladores da neurogênese
e os seus mecanismos de ação, para que eles possam ser manipulados de forma a estimular
uma maior proliferação, migração e diferenciação neuronal após um eventual trauma no SNC.
1.7 Origem das NSCs - Glia radial
Durante o desenvolvimento, a neurogênese ocorre principalmente na zona ventricular
(VZ). A VZ é um epitélio pseudo-estratificado adjacente ao lúmen do ventrículo onde estão
localizadas as NSCs. Uma segunda zona germinativa presente durante o desenvolvimento é a
SVZ, que se localiza adjacente a VZ. A expansão da SVZ ocorre concomitantemente com a
diminuição da VZ, no final da neurogênese (para revisão ver: BONFANTI ET AL., 2007). A
VZ é formada primeiramente pelas células neuroepiteliais que se dividem simetricamente,
aumentando o número de progenitores na região (RAKIC, 1995). Com o decorrer do
desenvolvimento, surgem células com características de glia, com o corpo celular na VZ e
prolongamento radial que se estende até a pia mater. Essas células são denominadas glia
radial (Figura 3) (PARNAVELAS E NADARAJAH, 2001). A glia radial também atua como
progenitor neural durante o desenvolvimento, formando os neurônios corticais (NOCTOR ET
AL., 2001; MALATESTA ET AL., 2003; ANTHONY ET AL., 2004). Tanto as células
35
neuroepiteliais como a glia radial apresentam migração nuclear intercinética durante o ciclo
celular. Durante a fase de síntese de DNA, os núcleos dessas células se deslocam para a
região mais apical das células. Já durante a mitose, os núcleos estão próximos à supefície do
ventrículo. Durante as fases G1 e G2, os núcleos estariam em uma posição intermediária entre
a região mais apical e mais basal das células (SAUER E WALKER, 1959, SIDMAN ET AL.
1959).
36
Astrócitos
Vasos
Astrócitos
Glia radialCélulas neuroepiteliais
Neurônios
Figura 3: Esquema representativo da neurogênese durante o desenvolvimento. Pode-se observar as células neuroepiteliais que são capazes de gerar neurônios e células de glia radial. O corpo da glia radial está presente na zona ventricular (VZ) com prolongamentos basais que se estendem até a superfície pial, fazendo contato, em alguns casos, com vasos sanguíneos, e prolongamentos apicais para o ventrículo. Os novos neurônios (rosa) migram sobre esses prolongamentos até as camadas corticais. A glia radial também gera progenitores intermediários, que se localizam na SVZ. Esses progenitores podem gerar neurônios (nIPC) ou oligodendrócitos (oIPC). Ao final do desenvolvimento a célula de glia radial retraí seu prolongamento em contato com o VL e se diferencia em astrócitos. CP, placa cortical; IZ, zona intermediária; NE, neuroepitélio; MZ, zona marginal. Modificado de KRIEGSTEIN E ALVAREZ-BUYLLA, 2009.
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As células de glia radial foram conhecidas primeiramente por sua capacidade de dar
suporte à migração neuronal durante o desenvolvimento, contribuindo para a morfogênese do
cérebro, principalmente do córtex (RAKIC, 1978). Ao final do desenvolvimento elas retraem
seus prolongamentos e se diferenciam em astrócitos (LEVITT E RAKIC, 1980; VOIGT,
1989; MISSION ET AL., 1991). No entanto, recentemente foi demonstrada a capacidade das
células de glia radial se diferenciarem também em neurônios (NOCTOR ET AL., 2001, 2002,
2004; ANTHONY ET AL., 2004), oligodendrócitos (MERKLE ET AL., 2004) e células
ependimárias (SPASSKY ET AL., 2005). Uma vez que as células de glia radial se auto-
renovam e diferenciam em mais de um tipo celular, sendo assim multipotentes, pode-se
concluir que, durante o desenvolvimento, essas células apresentam características de células-
tronco.
As células de glia radial compartilham várias características em comum com as células
neuroepiteliais, como a expressão de nestina e a migração nuclear intercinética (ALVAREZ-
BUYLLA ET AL., 2001; GOTZ E HUTTNER., 2005). Acredita-se que as células de glia
radial se originam das células neuroepiteliais, no entanto, diferentemente das células
neuroepiteliais, as células de glia radial apresentam algumas características em comum com
os astrócitos, como, por exemplo, a presença de grânulos de glicogênio (GADISSEUX E
EVRARD, 1985). As células de glia radial expressam marcadores como a proteína ligadora de
lipídio do cérebro (BLBP) (FENG E HEINTZ, 1995), o transportador de L-glutamato/L-
aspartato (GLAST) (SHIBATA ET AL., 1997) e proteínas de filamento intermediário como o
RC2 em camundongos (MISSON ET AL., 1988), a nestina (HOCKFIELD E MCKAY,
1985), a vimentina (PIXLEY E DE VELLIS, 1984), e o GFAP em primatas (RAKIC, 2003).
Alguns desses marcadores também são expressos por astrócitos, como o GFAP, GLAST e
BLBP (para revisão ver KRIEGSTEIN E GOTZ, 2003).
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Ao final do desenvolvimento, concomitantemente com a diferenciação da glia radial
em astrócitos, há a diminuição na expressão de vimentina, nestina e RC2 enquanto ocorre um
aumento na expressão de GFAP. Dessa forma, a glia radial está presente principalmente
durante o desenvolvimento, não persistindo em mamíferos adultos. Em algumas regiões do
SNC adulto existem células com morfologia radial como a glia de Muller, na retina, e a glia
de Bergmann, no cerebelo. Essas células, apesar da morfologia, não apresentam certas
características funcionais no adulto, como a capacidade de dar suporte a migração neuronal,
da mesma forma que a glia radial embrionária o faz (MOREST E SILVER, 2003). Nos
últimos anos, células do tipo glia radial (RGL) foram observadas no hipocampo de mamíferos
adultos. Como foi dito anteriormente, os astrócitos radiais do hipocampo são os progenitores
neurais da região (ALVAREZ-BUYLLA ET AL., 2002; SHAPIRO ET AL., 2005). Outros
trabalhos demonstraram que os astrócitos radiais do hipocampo, além de serem considerados
NSCs dessa região, dão suporte a migração dos novos neurônios formados em direção à
camada granular tendo, portanto, características semelhantes a das células de glia radial
(SEKI E ARAI, 1999; SERI ET AL., 2001; NAMBA ET AL., 2005; STEINER ET AL.,
2006).
Ao redor do VL de camundongos adultos também já foram observadas células RGL.
Essas células foram observadas principalmente na região ventral do VL, emitindo
prolongamentos em direção ao núcleo acumbens. As células RGL, nessa região, expressam
vimentina, GFAP e nestina, e, além disso, são encontradas próximas a células com morfologia
migratória (SUNDHOLM-PETERS ET AL., 2004). Esse grupo propõe a partir desses
resultados que essas células RGL são remanescentes das células de glia radial presentes
durante o desenvolvimento.
Em 2004, Merkle e colaboradores demonstraram que as NSCs da SVZ se originam das
células de glia radial existentes durante o desenvolvimento. Para isso, eles infectaram as
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células de glia radial através de seus prolongamentos distais com adenovírus, fazendo com
que essas células expressassem permanentemente a proteína fluorescente verde ou a fosfatase
alcalina. Dessa forma, eles conseguiram acompanhar a progênie das células de glia radial, e
puderam observar que essas formavam os astrócitos da SVZ com capacidade de formar
neuroesferas in vitro e neuroblastos in vivo (MERKLE ET AL., 2004).
É possível estimular a diferenciação de astrócitos maduros em células RGL na
presença de fatores de crescimento como FGF-2 e o TGF-α. Essas células expressam Lex,
vimentina, nestina, RC2 e mantêm a expressão de GFAP (IMURA ET AL., 2006; ZHOU ET
AL., 2001). Sharif e colaboradores demonstraram inclusive que, na presença de TGF-α,
astrócitos maduros, in vitro, se diferenciavam em células de glia radial capazes de dar suporte
à migração neuronal e de gerar novos neurônios funcionais (SHARIF ET AL., 2006). A
expressão do receptor tirosina kinase, ErbB2, em astrócitos maduros, in vivo, também leva a
diferenciação destes em células com as mesmas características morfológicas e funcionais da
glia radial embrionária (GHASHGHAEI ET AL., 2007). A infusão dos fatores de crescimento
EGF e TGF-α no VL estimula o aparecimento de células RGL na SVZ de camundongos
adultos. Essas células compartilham várias características com as células de glia radial
presentes durante o desenvolvimento, como a expressão de RC2, BLBP e a capacidade de
proliferar, observada através da incorporação de BrdU. Além disso, após a infusão desses
fatores, foram observados neuroblastos migratórios DCX-positivos migrando em direção ao
estriado sobre células RGL (GREGG E WEISS, 2003). A infusão de FGF-2 no VL também
estimula o aparecimento de células com prolongamento radial ao redor do VL, no entanto,
diferentemente do que é observado quando há a infusão de EGF e TGFα, esses
prolongamentos não expressam RC2 e não dão suporte à migração neuronal. A razão para tal
diferença pode ser devido ao fato do FGF-2 estimular o aparecimento de prolongamentos
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radiais nas células ependimárias, enquanto o EGF e TGFα estimulam em algumas células da
SVZ (GREGG E WEISS, 2003).
O aparecimento de células RGL em roedores adultos também pode ser estimulado por
lesões cerebrais como a isquemia cerebral ou lesão cortical (LEAVITT ET AL., 1999;
ZHANG ET AL., 2007). No caso da isquemia cerebral, esta estimularia a proliferação das
células ependimárias 1 a 2 dias depois da isquemia. Nesse período, as células ependimárias
apresentaram morfologia radial e fenótipo semelhante ao das células de glia radial. Essa
proliferação, no entanto, é transitória e não é mais observada 7 dias após a isquemia (ZHANG
ET AL., 2007). Na lesão cortical, astrócitos corticais apresentaram morfologia de células
RGL expressando RC2 próximas à àrea de lesão. Essa transformação é transitória, aparecendo
entre 4 e 7 dias após a lesão (LEAVITT ET AL., 1999).
A presença de células RGL na SVZ e SGZ, regiões neurogênicas de roedores adultos,
pode indicar que elas mantenham características de NSCs também no cérebro adulto. É
importante caracterizar as células RGL no animal adulto e analisar o aparecimento dessas
células após lesão cerebral, como no caso da isquemia cerebral, para estudar sua resposta ao
dano cerebral. Essas células, no cérebro de animais adultos, podem ajudar os novos neurônios
formados na SVZ a migrarem por outra trajetória além da RMS (SUNDHOLM-PETERS ET
AL., 2004). No caso de uma lesão, as células de glia radial podem guiar os novos neurônios
para regenerar a área lesada (LEAVITT ET AL., 1999). Dessa forma, seria de grande
importância, estimular a diferenciação das NSCs em células RGL, após uma lesão isquêmica,
para a formação e direcionamento dos novos neurônios para regeneração do tecido lesado.
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1.8 Isquemia cerebral
O acidente vascular cerebral (AVC) pode ocorrer em decorrência de uma diminuição
transitória ou permanente do fluxo sanguíneo cerebral (CBF) e é uma das maiores causas de
morte e incapacitação de adultos no mundo. No Brasil, o AVC é a maior causa de morte, com
aproximadamente 90 mil casos/ano (ANDRÉ ET AL., 2006). O AVC pode deixar seqüelas
graves nos pacientes dependendo da área cerebral afetada pelo insulto, como: paralisia,
déficits sensoriais, perda de memória, mudanças de personalidade entre outros.
O AVC pode ser dividido em AVC isquêmico e AVC hemorrágico, sendo o AVC
isquêmico mais freqüente do que o hemorrágico (www.strokecenter.org). O AVC isquêmico
pode levar a uma isquemia focal ou global. A isquemia focal pode ocorrer pela oclusão de
uma artéria cerebral, como a artéria cerebral média, gerando uma lesão delimitada à região do
cérebro que aquela artéria irrigava. Na isquemia focal, há um centro na lesão onde o fluxo
sanguíneo é praticamente nulo, e uma região na periferia da lesão, onde ainda existe algum
fluxo sanguíneo, devido à irrigação colateral. Essa região se chama penumbra isquêmica
(OBRENOVITCH, 1995). Diferentemente, na isquemia global ocorre uma diminuição do
fluxo cerebral por todo o cérebro, como, por exemplo, após uma parada cardiorrespiratória,
causando morte neuronal seletiva de certas populações de neurônios mais vulneráveis, como
os neurônios piramidais da camada CA1 do hipocampo (KOKAIA E LIDVALL., 2003). Essa
injúria pode ser causada pela oclusão da coronária, por uma hemorragia grave ou perda da
função cardíaca.
O AVC hemorrágico ocorre quando há o rompimento de um vaso sanguíneo cerebral, o
qual impediria a distribuição adequada do fluxo sanguíneo para o cérebro, além de causar
danos no tecido devido ao extravasamento do sangue.
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A isquemia global em roedores pode ser feita através da oclusão de quatro vasos
(artérias carótidas e vertebrais) ou da oclusão de somente dois vasos, normalmente as artérias
carótidas. A oclusão de dois vasos gera uma isquemia moderada também chamada de
oligoemia. Esse tipo de modelo de isquemia cerebral gera danos semelhantes ao observado na
demência senil, quando há mudanças na vasculatura devido à idade, ou a danos gerados por
parada cardíaca (PLASCHKE, 2005). Em roedores, a isquemia nesse modelo é moderada
devido às irrigações colaterais em roedores, através do polígono de Willis (FARKAS ET AL.,
2007) (Figura 4B).
1.9 Oligoemia
A oligoemia ocorre quando há uma diminuição do CBF, gerando uma hipoperfusão
cerebral que não acomete a função elétrica do sistema nervoso. Essa característica difere da
observada durante a isquemia cerebral onde a diminuição do CBF é mais drástica levando à
perda da atividade elétrica normal dos neurônios e conseqüente efluxo de potássio no meio
extracelular (OBRENOVITCH, 1995). A diminuição do CBF pode ocorrer de forma aguda
durante uma parada cardíaca ou de forma crônica devido à mudança na vasculatura em idosos,
estando neste caso relacionada com a demência senil (PLASCHKE, 2005; FARKAS ET AL.,
2007). A hipoperfusão cerebral também agrava os déficits neurológicos observados em
doenças neurodegenerativas como Alzhemer (TSUCHIYA ET AL., 1993; OHTA ET AL.,
1997).
A oligoemia gera lesão cerebral branda, observada principalmente na substância
branca onde ocorre a rarefação e desorganização da mielina e gliose reativa (OHTA ET AL.,
1997). Se a oligoemia for crônica pode levar à morte neuronal, observada principalmente no
hipocampo (OHTA ET AL., 1997; FARKAS ET AL., 2006) (Figuras 4A e 4C).
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É possível obter um bom modelo animal para se estudar a oligoemia através da
oclusão bilateral permanente das carótidas comuns (BCCAO). Em ratos adultos, nos
primeiros dias após a BCCAO, há uma grande diminuição no CBF, gerando isquemia cerebral
global. No período seguinte, os níveis do CBF tendem a aumentar, alcançando os níveis
normais após 2 ou 3 meses. Essa segunda fase é a fase de oligoemia, onde há uma
hipoperfusão cerebral crônica (FARKAS ET AL., 2007).
A BCCAO leva a uma redução do CBF em torno de 60% dos níveis normais nos
primeiros dias após a oclusão, sendo que em regiões específicas, como na substância branca
essa diminuição pode chegar a aproximadamente 40% dos níveis normais em ratos (ULRICH
ET AL., 1998; MARSHALL ET AL., 2001; OTORI ET AL., 2003). O fluxo sanguíneo
começa a se regularizar devido a mecanismos compensatórios, realizados através do polígono
de Willis, o qual conecta as artérias carótidas com as artérias vertebrais, permitindo que estas
compensem a ausência de irrigação pelas carótidas (Figura 4B). Já foi demonstrado que 15
semanas após a BCCAO, há um aumento no calibre dos vasos que saem do Polígono de
Willis, o que poderia indicar um desses mecanismos compensatórios para restabelecer o fluxo
sanguíneo (CHOY ET AL., 2006).
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Figura 4: Lesão gerada pela oligoemia e esquema representativo do Polígono de Willis (A) Imagem feita por microscopia eletrônica de axônios mielinizados intacto (figura da esquerda) e de axônios com degeneração na mielina após oligoemia (figura da direita). Modificado de Farkas et al., 2004 (B) Figura representativa do encontro das artérias carótidas com as artérias vertebrais através do Polígono de Willis, o qual permite a irrigação colateral através das artérias vertebrais quando as carótidas são ocluídas. Modificado de http://a248.e.akamai.net/7/248/847/20050308160759/www.msd.es/publicaciones/mmerck_hogar/seccion_06/images/seccion_06_36.gif. (C) Marcação com cresil violeta do hipocampo, mostrando a camada CA1 em um rato adulto normal. (D) Marcação com cresil violeta do hipocampo mostrando a degeneração neuronal em CA1 12 semanas após a oligoemia. Modificado de FARKAS ET AL., 2007.
CA1 CA1
A B
C D
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Apesar da morte neuronal nesse modelo de oligoemia ser observada principalmente
em períodos crônicos da doença, é possível observar déficit nas memórias de curta e longa
duração nos primeiros dias após a oclusão (NI ET AL., 1995; SCHMIDT-KASTNER ET AL.,
2005; FARKAS ET AL., 2006). Essa redução deve estar relacionada à diminuição nas
concentrações de ATP, devido à redução da atividade da enzima citocromo oxidase e
fosfocreatina, alterações na expressão de canais de sódio/cálcio e ao aumento da formação de
radiais livres (DE LA TORRE ET AL., 1997; HEIM ET AL., 2000; LU ET AL., 2002). Após
3 semanas de oligoemia, as concentrações de ATP tendem a voltar ao normal, e esse aumento
está associado com a melhora na memória dos animais. Após um longo período de oligoemia,
a concentração de fosfocreatina ainda está baixa, no entanto, os níveis de ATP estão normais.
Nessa fase mais tardia os animais têm um déficit maior na memória de longa duração do que
na de curta (para revisão ver PLASCHKE, 2005).
Um dos sistemas mais afetados pelo BCCAO é o sistema visual, devido à irrigação
direta dos olhos e nervo óptico pela carótida comum interna. Para tentar observar o efeito do
BCCAO na memória e aprendizado de ratos sem a influência da perda visual, Ohta e
colaboradores ocluíram somente o ramo da carótida que irriga o cérebro, mantendo o ramo da
carótida interna o qual irriga o sistema visual intacto. Os autores observaram que a dificuldade
de aprendizado apresentada pelos animais após BCCAO se deve, em parte, à lesão no sistema
visual, já que quando não era observada perda visual, os déficits cognitivos não eram tão
acentuados. No entanto, os animais ainda apresentam déficits neurológicos na memória de
trabalho comparado com animais normais utilizando o teste de labirinto radial (OHTA ET
AL., 1997).
A rarefação na substância branca pode ser observada a partir do terceiro dia após a
BCCAO no trato e nervo óptico, aumentando progressivamente nessas regiões. Trinta dias
após a oclusão ela pode ser observada também em outras regiões como no corpo caloso e
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cápsula interna (WAKITA ET AL., 2002). Após esse mesmo período, também é possível
observar lesão axonal nessas regiões através da análise da expressão da proteína precursora
amilóide, que se deposita quando há lesão axonal (WAKITA ET AL, 2002). A rarefação da
substância branca pode ser conseqüência da perda de oligodendrócitos, já que foram
observados oligodendrócitos em apoptose nesse modelo de oligoemia (TOMIMOTO ET AL.,
2003; LEE ET AL., 2006).
Outra característica observada na oligoemia é a ativação dos astrócitos e da microglia
na substância branca. A ativação da microglia foi observada 3 dias após a BCCAO e persiste
até pelo menos 13 semanas no corpo caloso, cápsula interna e trato óptico (ABRAHAM E
LAZAR, 2000; FARKAS ET AL., 2004). A ativação astrocitária também pode ser observada
na primeira semana após a BCCAO no trato óptico e após 13 semanas no corpo caloso e
cápsula interna (PAPPAS ET AL., 1996; FARKAS ET AL., 2004a, b, 2006; SCHMIDT-
KASTNER ET AL., 2005). No entanto, no trato óptico após 13 semanas ocorre degeneração
astrocitária (FARKAS ET AL., 2004). Isso pode estar relacionado com o fato dessa região ser
mais afetada pela hipoperfusão.
Apesar do modelo de BCCAO já ter sido utilizado por diversos grupos, há uma grande
variabilidade no tamanho da lesão observada entre os grupos. Essa divergência pode ser
justificada pelas diferenças na linhagem, idade dos animais e tipo de anestesia utilizada, entre
outros. Por exemplo, a BCCAO em gerbilos gera uma lesão mais grave do que a observada
em ratos, devido à ausência do polígono de Willis completo em gerbilos. A extensão da lesão
após a oligoemia também varia de acordo com a idade do animal. Assim, em animais mais
jovens ocorrem mudanças compensatórias na vasculatura que elevam o fluxo sanguíneo ao
normal em algumas semanas, o que poderia justificar o fato desses animais não apresentarem
danos progressivos no tecido, enquanto ratos de meia idade já apresentam lesões no
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hipocampo duas semanas após serem submetidos à BCCAO (PAPPAS ET AL., 1996;
BENNETT ET AL., 1998; OTORI ET AL., 2003; SCHMIDT-KASTNER ET AL., 2005).
As alterações observadas após a oligoemia demonstram que essa lesão atinge
principalmente os oligodendrócitos, mas também gera estresse neuronal. Dessa forma,
terapias para esse tipo de insulto devem visar, não só a recuperação dos circuitos neuronais
perdidos, como a recuperação das células de glia que ajudam a manter esses circuitos e a
condução de sinais por eles.
1.10 Neurogênese após isquemia cerebral
Como foi dito anteriormente, a isquemia cerebral é capaz de estimular a neurogênese
tanto na SVZ como no hipocampo. Diferentes modelos de isquemia cerebral, apesar de
atingirem regiões distintas no cérebro, são capazes de induzir o aumento da neurogênese,
como na isquemia global e na isquemia focal pela oclusão da artéria cerebral média (KEE ET
AL., 2001; TAKASAWA ET AL., 2002). Esse aumento após isquemia foi observado
inclusive em humanos (MACAS ET AL., 2006; MARTÍ-FÀBREGAS ET AL., 2010). O pico
de proliferação celular após a isquemia focal ocorre 7 dias após o insulto, e persiste até pelo
menos 21 dias (ZHANG ET AL., 2001; ZHANG ET AL., 2004).
Após a isquemia focal pela oclusão da artéria cerebral média, neuroblastos migram da
SVZ para a periferia da lesão ao invés de seguirem seu caminho habitual pela RMS (ZHANG
ET AL., 2001; ARVIDSSON ET AL., 2002; PARENT ET AL., 2002; JIN ET AL., 2003,
ZHANG ET AL., 2004b). Os neuroblastos que migram para o estriado são em sua maioria
aqueles que foram formados pelo estímulo isquêmico, porém neuroblastos que foram
formados antes da isquemia também são recrutados para a área de lesão (ARVIDSSON ET
AL., 2002). Após a isquemia focal, é possível observar que alguns desses novos neurônios
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sobrevivem na periferia da lesão e se integram ao tecido fazendo sinapses com células
vizinhas (YAMASHITA ET AL., 2006). Outro grupo observou que cinco semanas após a
isquemia cerca de 42% das novas células formadas são positivas para DARPP-32, marcador
específico de neurônios estriatais, demonstrando que os novos neurônios formados, além de
migrarem para a área de lesão, se diferenciaram no tipo neuronal adequado (ARVIDSSON ET
AL., 2002; PARENT ET AL., 2002). Kokaia e colaboradores demonstraram que ainda há
migração de novos neurônios formados na SVZ para o estriado 1 ano após a isquemia, apesar
de não ser mais observado diferença na taxa de proliferação na SVZ (KOKAIA ET AL.,
2006). Embora exista a possibilidade de novos neurônios se estabelecerem na área lesada, a
maioria dos novos neurônios estriatais formados morrem duas a cinco semanas após a
isquemia, sendo repostos somente 0,2% dos neurônios perdidos (PARENT ET AL., 2002).
Dessa forma, o aumento da neurogênese após a lesão isquêmica demonstra uma tentativa do
SNC em recuperar os neurônios perdidos na lesão, no entanto, ainda é necessário estudar uma
maneira de estimular a adequada sobrevivência e integração destes.
Apesar do aumento na neurogênese após a isquemia cerebral não ser suficiente para
recuperar a lesão, quando há um pré-condicionamento à isquemia, a lesão resultante é menor
ou até mesmo nula. O pré-condicionamento ocorre quando há um breve episódio de isquemia
e reperfusão, o qual não é suficiente para gerar morte neuronal, antes do episódio isquêmico
prolongado. Mesmo não gerando lesão cerebral, o pré-condicionamento é capaz de estimular
a neurogênese (JIN ET AL., 2001; MAYSAMI ET AL., 2008). Esse aumento parece estar
relacionado com o papel protetor do pré-condicionamento, já que matando seletivamente as
células progenitoras neurais, não é mais observado esse efeito protetor (MAYSAMI ET AL.,
2008).
Ainda não se sabe exatamente quais são os fatores liberados pelo insulto isquêmico que
estariam levando ao aumento da proliferação celular. Evidências demonstraram que o FGF-2
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e o fator de células tronco (SCF) são candidatos em potencial, já que estão em maior
concentração no meio de cultura coletado de culturas de neurônios corticais de murinos, após
hipóxia (JIN ET AL., 2002a). In vivo foi observado o aumento no número de células que
expressam c-kit, receptor para o SCF, em animais isquêmicos; e a infusão do SCF no VL de
animais adultos induz o aumento da proliferação celular (JIN ET AL., 2002a). A migração
dos novos neurônios formados para a periferia da lesão foi relacionada com a expressão do
fator derivado de célula estomal -1 (SDF-1) e angiopoetina 1 (Ang 1) pelas células
endoteliais. Após a isquemia cerebral, há aumento da expressão dessas moléculas na região
peri-infarto. Os neuroblastos migram para o local da lesão associados com vasos sanguíneos e
para regiões onde há remodelamento vascular após a isquemia cerebral (OHAB ET AL.,
2006; YAMASHITA ET AL., 2006). Kokaia e colaboradores também demonstraram a
importância do SDF-1 na migração dos neuroblastos para a área de lesão. Eles observaram
que o SDF-1 estava sendo expresso em astrócitos reativos na região lesada até 16 semanas
após a isquemia, e seu receptor CXCR4 é expresso pelas NSCs da SVZ. Utilizando um
bloqueador desse receptor eles observaram redução na migração dos neuroblastos para a área
de lesão (KOKAIA ET AL., 2006). Provavelmente, esses não são os únicos fatores
envolvidos nesse processo.
A migração dos novos neurônios também pode ser facilitada por outros tipos celulares,
como por exemplo, pelas células RGL. Já foi demonstrado que após lesão cortical, alguns
astrócitos apresentam transitoriamente prolongamentos radiais sobre os quais neuroblastos
embrionários transplantados próximo à lesão migram para esta (LEAVITT ET AL., 1999). A
identificação de fatores que atraiam novos neurônios para a lesão, e principalmente que
estimulem a sobrevivência e integração deles no tecido lesado é de extrema importância para
alcançar uma terapia eficaz no tratamento de pacientes isquêmicos. A terapia celular tem
surgido como uma grande promessa no tratamento de doenças do SNC, principalmente a
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terapia com células de medula óssea (MO) que são capazes de migrar para a região de lesão e
liberar diversos fatores tróficos importantes para a recuperação da mesma, como será descrito
no próximo item.
1.11 Terapia celular - Células de medula óssea
Atualmente não existem terapias eficazes para a recuperação de pacientes que
sofreram AVC. Os métodos disponíveis, como os trombolíticos, só são eficazes se o paciente
chegar ao hospital até 3 horas após o início do insulto (HAAS ET AL., 2005). Uma nova
perspectiva no tratamento de isquemias cerebrais são as terapias celulares. Devido à
capacidade de se diferenciar em diferentes tipos celulares, muitos grupos têm estudado, nas
últimas décadas, o potencial das células-tronco como terapia para diversos tipos de injúrias.
As células-tronco embrionárias são pluripotentes, sendo capazes de se diferenciar em células
dos 3 folhetos germinativos. No entanto, a utilização de células-tronco embrionárias está
sendo bastante discutida devido, não só às questões éticas, como pelo potencial carcinogênico
observado após a utilização dessas células. Portanto, ainda são necessários mais estudos
utilizando as células-tronco embrionárias em modelos animais, antes dessas células serem
utilizadas em testes clínicos. Já a terapia celular com células-tronco adultas têm se mostrado
segura e eficaz em diversos modelos de lesão no sistema nervoso (ANKENY ET AL., 2004;
SCHWARTING ET AL., 2008; PIMENTEL-COELHO ET AL., 2009; RIBEIRO-RESENDE
ET AL., 2009; DE VASCONCELOS DOS SANTOS ET AL., 2010). As células-tronco de
MO, por exemplo, são boas candidatas para terapia celular pela facilidade de obtenção, por
poderem ser utilizadas autologamente e por terem baixa taxa de proliferação e diferenciação
limitada sendo, portanto, improváveis causas de tumores pós-transplantes. Dessa forma, esse
estudo vai se focar no efeito da terapia de células de MO no SNC.
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Na MO existem, pelo menos, 2 tipos de células-tronco bem caracterizadas: as células-
tronco hematopoiéticas (HSC), dão origem a toda linhagem linfóide e mielóide (FUCHS E
SEGRE, 2000) e as células-tronco mesenquimais (MSC), que servem de suporte à
hematopoiese intramedular, além de formarem osteoblastos, condroblastos e adipócitos
(DOMINICI ET AL., 2006) (Figura 5). Esses 2 tipos podem ser obtidos a partir da fração de
células mononucleares extraídas da MO. Estima-se que 0,001% a 0,01% das células obtidas a
partir da fração mononuclear possuí característica de MSCs (PITTENGER ET AL., 1999). As
HSCs constituem aproximadamente 0,0001% das células presentes na MO (ORKIN, 2000;
WEISSMAN ET AL., 2001).
52
Figura 5: Esquema representativo das populações presentes na MO. Na MO existem pelo menos dois tipos de células-tronco bem caracterizados, as células-tronco hematopoiéticas (HSC) e as células-tronco mesenquimais (MSC) ou estromais. As HSCs são capazes de gerar todas as células das linhagens linfóide e mielóide. As MSCs dão suporte à hematopoiese e formam as células do tecido conjuntivo da medula, como osteócitos, condrócitos e adipócitos (THE NATIONAL INSTITUTES OF HEALTH, 2001).
53
É possível diferenciar as HSCs das MSCs utilizando-se um painel de marcadores
positivos e negativos específicos para cada uma dessas populações, através da capacidade de
diferenciação de cada população de células-tronco ou devido às características dessas células
quando colocadas em cultura. As MSCs em cultura, diferentemente das HSCs, são capazes de
aderir ao plástico e se expandir, podendo ser passadas até pelo menos 50 vezes mantendo-se
indiferenciada (DEVINE ET AL., 2003). Os marcadores conhecidos utilizados para selecionar
as HSCs são: CD11b-, CD34-/low, SCA-1+, CD117+, e CD45+ (TARNOK ET AL., 2010). Já as
MSCs são positivas para CD44, CD106, CD29, CD90 e negativas para CD45, CD34 e CD11b
(BOBIS ET AL., 2006; DOMINICI ET AL., 2006; KARAOZ ET AL., 2009).
Tanto as HSC como as MSC já foram utilizadas em modelos animais de doenças
neurogedenerativas, e na isquemia cerebral (LI ET AL., 2006; SCHWARTING ET AL.,
2008; GIRALDI-GUIMARÃES ET AL., 2009; DE VASCONCELOS DOS SANTOS ET
AL., 2010). O transplante dessas células levou à melhora funcional, e em alguns casos, à
diminuição da área de lesão (IIHOSHI ET AL., 2004). O efeito obtido pelo transplante de
células de MO pode ser observado se essas células forem transplantadas tanto
intravenosamente como diretamente no SNC (CHEN ET AL., 2001a; CHEN ET AL., 2001b;
IIHOSHI ET AL., 2004; GIRALDI-GUIMARÃES ET AL., 2009; de VASCONCELOS DOS
SANTOS ET AL., 2010). A barreira hemato-encefálica torna-se permeável a partir de 3h após
a isquemia focal, possibilitando a entrada das células de MO no cérebro (HATASHITA E
HOFF, 1990). Porém, diversos grupos têm estudado a janela terapêutica para a administração
intravenosa das células em diferentes modelos de isquemia cerebral. Em modelo de isquemia
focal da artéria cerebral média foi observado que até 1 mês após o insulto, as MSCs ainda são
capazes de gerar melhora funcional quando injetadas intravenosamente (SHEN ET AL.,
2007). No entanto, no caso da isquemia por termocoagulação, as células de MO só levam à
melhora funcional quando injetadas até 7 dias depois da lesão (DE VASCONCELOS DOS
54
SANTOS ET AL., 2010). Quando injetadas intravenosamente, as células de MO seriam
atraídas para o local da lesão possivelmente pela liberação de SDF-1 nessa região. Já foi
demonstrado que após hipóxia-isquemia cerebral neonatal em roedores e transplante
periférico de células mononucleraes de cordão umbilical humano, os astrócitos presentes na
região da lesão expressam SDF-1, e este fator é responsável pelo recrutamento de células do
cordão umbilical para a região de lesão (ROSENKRANZ ET AL., 2009). O SDF-1 continua
sendo expresso até 1 mês após a isquemia em roedores (HILL ET AL., 2004; IMITOLA ET
AL., 2004). Após esse período, para tentar alguma terapia celular, uma estratégia interessante
seria injetar as células diretamente no SNC. No entanto, já foi observado que as células de
MO migram para região isquêmica em pacientes que sofreram isquemia cerebral pela oclusão
da artéria cerebral, mesmo quando o transplante intra-arterial é feito 82 dias após a isquemia
(BARBOSA DA FONSECA ET AL., 2010),
Na MO, além das HSCs e MSCs, é possível que os outros tipos celulares também ar
atuem a favor da recuperação da área lesada. Por exemplo, já foi demonstrado que, após
esmagamento do nervo óptico, quando também há lesão no cristalino, os macrófagos são
atraídos para essa região e liberam fatores tróficos que estimulam a sobrevivência e extensão
axonal das células ganglionares da retina, contribuindo para a regeneração no nervo lesado
(LEON ET AL., 2000; CUI ET AL., 2009). Outro grupo também observou que os linfócitos T
regulatórios são neuroprotetores em um modelo de isquemia focal. Nesse caso, através da
liberação de IL-10, os linfócitos T inibem a produção de citocinas pró-inflamatórias,
diminuindo os danos causados pela inflamação (LIESZ ET AL., 2009).
Em humanos, testes clínicos utilizando terapia com células de MO em pacientes que
sofreram AVC já começaram a ser realizados. No entanto, a maioria desses ensaios clínicos
ainda está em fase I, ou seja, estudando a viabilidade e a segurança do método. Um dos
estudos mais avançados foi realizado na Coréia do Sul, onde pacientes com oclusão da artéria
55
cerebral média receberam transplante de MSCs intravenosamente, após cuidadosa expansão
dessas células em cultura. Esses pacientes apresentaram mudanças no quadro neurológico
com melhora funcional após 1 ano quando, comparado ao grupo controle (BANG ET AL.,
2005). No Brasil, pacientes com isquemia no território da artéria cerebral média, receberam
células mononucleares de MO na área cerebral afetada através de cateterismo entre 3 e 10 dias
após a isquemia. O procedimento demonstrou ser seguro, e nenhum dos pacientes apresentou
piora no quadro clínico (MENDONÇA ET AL., 2006). Em alguns casos, as células de MO
foram previamente marcadas com um traçador radioativo, o tecnécio 99m, para avaliar sua
distribuição. As células transplantadas foram encontradas preferencialmente na área de lesão
2 a 48 horas após a isquemia (CORREA ET AL., 2007; BARBOSA DA FONSECA ET AL.,
2009; BARBOSA DA FONSECA ET AL., 2010).
Muitos grupos têm estudado qual seria o mecanismo pelo qual as células da MO
levariam à melhora funcional após diferentes tipos de lesões, como é observado no caso da
terapia em modelos animais com isquemia cerebral. Primeiramente, foi discutido a capacidade
das células-tronco da MO em regenerar o tecido lesado, se transdiferenciando em células do
sistema nervoso, como neurônios. Alguns grupos demonstraram in vitro (WOODBURY ET
AL., 2000; SANCHEZ-RAMOS ET AL., 2000; KOHYAMA ET AL., 2001; KABOS ET
AL., 2002) e in vivo (BRAZELTON ET AL., 2000; MEZEY E CHANDROSS, 2000;
PRILLER ET AL., 2001) que as HSC e MSC são capazes de se diferenciar em neurônios e
células da glia. No entanto, esses trabalhos, in vitro, foram criticados por não mostrarem
análises funcionais dessas células. Recentemente, foi demonstrado que as MSCs em cultura,
quando estimuladas a se diferenciar em neurônios, apesar de expressar marcadores específicos
e apresentando morfologia semelhante a de neurônios, não possuem potencial de ação, não
sendo, portanto, funcionais (BARNABÉ ET AL., 2009). In vivo, a capacidade de
transdiferenciação das células da medula também foi questionada, devido à possibilidade
56
dessas células entrarem em fusão com as células do hospedeiro (TERADA ET AL., 2002;
YING ET AL., 2002). Essa fusão traria uma conclusão errônea de que as células
transplantadas teriam o potencial de se diferenciarem em células do tecido alvo do
hospedeiro. Dessa forma, é improvável que as células de MO sejam capazes de se
transdiferenciar em células do SNC e, assim, regenerar a área lesada.
Uma hipótese bastante discutida atualmente é de que as células da MO liberem fatores
tróficos que poderiam contribuir para a neuroproteção e/ou regeneração do tecido lesado.
Nesse caso, os fatores liberados por essas células diminuiriam a apoptose, diminuindo a
inflamação causada pela lesão, estimulando a sinaptogênese e neuritogênese dos neurônios
sobreviventes, e/ou estimulando a proliferação, migração e diferenciação das NSCs do próprio
animal a regenerarem a área de lesão. De acordo com essa hipótese, alguns trabalhos foram
publicados, demonstrando a capacidade das células de MO em influenciar essas diferentes
vias contribuindo, então, para a recuperação funcional observada após a isquemia cerebral.
Foi demonstrado, por exemplo, que animais que receberam transplante de MSCs após
isquemia focal apresentam uma menor cicatriz glial e menor ativação da microglia (LI ET
AL., 2005). Em outro trabalho, foi observado que o transplante de células de MO 1 dia após
isquemia global transitória diminuiu a ativação de 10% dos genes induzidos pela isquemia. A
maioria desses genes está relacionada com inflamação e resposta imune, demonstrando que o
efeito benéfico da terapia com células de MO pode estar relacionado com a diminuição da
inflamação gerada pela lesão (OHTAKI ET AL., 2008). O transplante intravenoso das MSCs
em animais que sofreram isquemia focal também estimula a proliferação das células da SVZ
do lado ipsilateral à lesão. Na mesma região é observado o aumento na expressão de FGF-2,
podendo indicar que as células de MO estimulam a expressão desse fator pelas células do
hospedeiro (CHEN ET AL., 2003). O transplante de MSCs também é capaz de estimular a
neurogênese no hipocampo, quando transplantadas diretamente nessa região. Os novos
57
neurônios formados sobreviveram, sendo capazes de se integrar no tecido (MUNOZ ET AL.,
2005). Portanto, o estímulo da proliferação, migração e sobrevivência dos novos neurônios
formados pelas NSCs pode auxiliar significativamente a regeneração de tecidos lesados após
diferentes tipos de insultos isquêmicos, por exemplo.
Já foi demonstrado que as células de MO expressam alguns fatores tróficos/de
crescimento que podem ser os responsáveis pela neuroproteção observada, como o FGF-2, o
BDNF, o fator de crescimento de nervo (NGF), o fator de crescimento de hepatócitos (HGF) e
VEGF (CHEN ET AL., 2002). A expressão de alguns desses fatores, como BDNF e VEGF
ainda é exacerbada quando essas células são estimuladas por citocinas inflamatórias, como o
fator de necrose tumoral (TNF), ou quando são cultivadas com extrato de cérebro isquêmico
(CHEN ET AL., 2002; WANG ET AL., 2006). In vivo, foi observado que o transplante
intravenoso de MSCs em animais que sofreram isquemia global transitória foi capaz de
induzir o aumento nos níveis de BDNF no hipocampo. Nesse trabalho, o aumento de BDNF
foi correlacionado com a diminuição da apoptose nos neurônios em CA1 e melhora funcional
nos animais que receberam o transplante (ZHENG ET AL., 2009). O BDNF, um dos fatores
neurotróficos mais expressos no SNC, tem ação anti-apoptótica conhecida e é capaz de gerar
neuroproteção após isquemia cerebral quando injetado intravenenosamente (SCHABITZ ET
AL., 2000). Outros fatores tróficos, como o fator de crescimento derivado de glia (GDNF),
NGF, EGF e FGF-2, também limitam o volume de lesão após isquemia (HIROUCHI E
UKAI, 2002 apud IIHOSHI ET AL., 2004). Os fatores liberados pelas células de MO
poderiam estar estimulando também a formação de novos vasos sanguíneos o que impediria o
aumento da área de lesão isquêmica. Foi observado que as células de MO liberam fatores
angiogênicos, como o VEGF e FGF-2, fortalecendo essa hipótese (HAMANO ET AL., 2000).
Portanto, de acordo com o que foi descrito anteriormente, a terapia com células de
MO seria uma boa alternativa para o tratamento de lesões cerebrais, como a isquemia
58
cerebral. A liberação de diferentes fatores que poderiam agir em sinergia poderia atuar de
diferentes formas promovendo neuroproteção e regeneração do tecido lesado. Uma
possibilidade é de que as células de MO poderiam estar agindo sobre as NSCs do animal na
tentativa de estimular a proliferação, migração e diferenciação dessas células contribuindo
para a regeneração do tecido lesado. A diferenciação das NSCs em células RG, por exemplo,
pode ajudar os novos neurônios formados na SVZ a migrar para a região de lesão. Dessa
forma, esse estudo irá se focar na capacidade das células de MO em influenciar as NSCs em
modelo de isquemia moderada.
59
2. Objetivos:
Objetivo geral:
Caracterizar fenotipicamente e funcionalmente as células RGL ao redor do VL de ratos
adultos e analisar a influência de estímulos externos no número de células RGL e na
proliferação das NSCs nas regiões neurogênicas em ratos adultos.
Objetivos específicos:
- Caracterizar as células com prolongamentos radial ao redor do VL de ratos adultos;
- Analisar a influência da isquemia global e do transplante de células de MO no número de
células RGL na SVZ e SGZ;
- Analisar a influência da isquemia global e do transplante de células de MO na proliferação
das células da SVZ e SGZ em ratos adultos;
- Analisar a influência da isquemia focal no número de células RGL na SVZ;
- Analisar os níveis de diferentes fatores de crescimento na SVZ após isquemia global e
transplante de células de MO.
60
3. Material e Métodos:
3.1 Animais
Nesse estudo foram utilizados ratos machos adultos entre 3 e 7 meses da variedade Lister-
Hooded (260-300g). Esses animais foram fornecidos pelo biotério do Programa de Terapia
Celular e Bioengenharia do IBCCF e foram utilizados seguindo os protocolos aprovados pelo
Comitê de Ética para o Uso de Animais - CEUA (número de referência DAHEICB 051 e
DAHEICB 076).
3.2 Isquemia cerebral global
Os animais foram anestesiados com cloridrato de xilazina (5mg/kg) (Vetbrands) e
cloridrato de cetamina (50mg/kg) (Vetbrands) através de uma injeção intraperitoneal. Os
animais foram, então, submetidos a uma incisão longitudinal na linha média no pescoço de
aproximadamente 1 cm. Após divulsionar a musculatura do pescoço, as carótidas comuns
foram cuidadosamente isoladas. Para interromper o fluxo sanguíneo completamente, as
carótidas comuns foram amarradas em dois pontos com uma linha de algodão, para posterior
transecção entre esses pontos sem risco de sangramento (Figura 6A). Ao final do
procedimento, os animais foram suturados e mantidos sob aquecimento até a recuperação da
anestesia. Os animais do grupo falso-operados foram submetidos aos mesmos procedimentos
descritos acima, sem haver a oclusão ou a transecção das carótidas comuns.
61
3.3 Isquemia cerebral focal
Os animais foram anestesiados com cloridrato de xilazina (5mg/Kg) e cloridrato de
cetamina (50mg/kg). A cabeça dos animais foi imobilizada no aparelho estereotáxico
(Insight), e foi feita uma incisão na pele e aponeuroses para a exposição do crânio. Uma
craniotomia foi efetuada para expor o córtex sensoriomotor do hemisfério cerebral esquerdo
nas seguintes coordenadas estereotáxicas: eixo ântero-posterior, de +2,0mm a -6,0mm do
Bregma e 2,0mm lateral em relação à linha média (PAXINOS E WATSON, 1986). Os vasos
sanguíneos foram cauterizados com um ferro de solda (40W, 450-550ºC) montado
verticalmente em um manipulador e que era aproximado cuidadosamente do hemisfério
cerebral, tomando cuidado para não atingir a dura-máter (Figura 6B). Após o final da
cauterização, a pele foi suturada e os animais foram mantidos sob aquecimento até a
recuperação da anestesia (DE VASCONCELOS DOS SANTOS ET AL., 2010).
62
Sonda aquecida
Córtex
Sensoriomotor
Vasos da pia-mater
B
A
Carótida comum
Veia toráxica Coração
Veia cava
Sonda aquecida
Córtex
Sensoriomotor
Vasos da pia-mater
B
A
Carótida comum
Veia toráxica Coração
Veia cava
Figura 6: Esquemas representativos dos procedimentos de oclusão das carótidas e termocoagulação dos vasos do córtex sensoriomotor (A) Desenho esquemático demonstrando o modelo de oligoemia feito através da oclusão bilateral das carótidas comuns. As duas artérias carótidas são isoladas e amarradas em dois pontos com linha de algodão para posterior transecção entre esses pontos como pode ser observado no box em destaque. Modificado de (THE NATIONAL INSTITUTES OF HEALTH, 2001). (B) Desenho esquemático do modelo de isquemia focal por termocoagulação, demonstrando os vasos do córtex sensoriomotor que são cauterizados com uma sonda aquecida. Esse procedimento é realizado em somente um hemisfério cerebral.
63
3.4 Isolamento das células mononucleares da MO
Ratos Lister-Hooded adultos foram anestesiados para posterior sacrifício por
deslocamento cervical. O fêmur e a tíbia desses animais foram, então, dissecados em
ambiente estéril. Após retirar toda a musculatura que envolve os ossos, uma das epífises dos
mesmos foi retirada e os ossos foram colocados com a extremidade aberta para baixo dentro
de um tubo de 15ml. Os tubos foram centrifugados por 5 minutos a 300xg, permitindo a saída
da MO de dentro do fêmures e da tíbia. O material obtido foi homogeneizado e ressuspendido
em meio DMEM F12 (Invitrogen) e então submetido a um gradiente de Histopaque 1083
(Sigma), em uma proporção de 1:2. Essa mistura foi, então, centrifugada por 30 minutos a
800xg. Após esse período, foi formada uma interface entre o Histopaque e o meio de cultura,
onde estão presentes as células mononucleares. Essas células foram, então, recolhidas e
lavadas 3x com salina tamponada em tampão fosfato 10mM (PBS – NaCl 0,13M,
Na2HPO4.7H2O0,007 M e NaH2PO40,003M) centrifugando as amostras a 300xg para a
retirada de qualquer resíduo de Histopaque remanescente. Transplantaram-se 2 x 107 células
mononucleares por animal isquêmico ou falso-operados. O transplante era sempre realizado
24 horas após a cirurgia de oclusão das carótidas. Para o transplante, as células foram
injetadas em um volume de 400μl de solução salina pela veia da cauda com uma seringa 27,5
G ½ .
3.5 Marcação das células de MO
Para que as células de MO possam ser visualizadas após o transplante, elas foram
marcadas através de 2 protocolos. No primeiro, as células foram coradas com Cell TraceTM
Far Red DDAO-SE (Molecular Probes), um traçador fluorescente que permanece nas células
64
por um longo período de tempo, permitindo a visualização das mesmas após o transplante.
Para isso, as células foram incubadas em uma solução de Cell Trace 1:1000, diluído em meio
DMEM F-12 e foram mantidas na estufa com mistura de ar/CO2 (95%/5%) a 37oC, por 40
minutos. Em seguida, as células foram lavadas 3x em PBS e centrifugadas a 300xg por 5
minutos.
No segundo protocolo, as células de MO foram marcadas com o traçador radioativo
tecnécio 99m. Para isso, as células mononucleares foram incubadas em uma solução de
cloreto estanoso (12μg/ml) por 10 minutos. O tecnécio 99m foi adicionado à solução anterior
e as células foram incubadas por mais 10 minutos. Posteriormente, as células foram lavadas
em solução salina 0,9%. A detecção dessa marcação foi visualizada com a câmera Millennium
GE (General Electric Medical Systems), portanto, sem que haja a necessidade do sacrifício do
animal. No entanto, devido ao rápido decaimento do tecnécio (~6 horas), a visualização das
células de MO só pode ser feita nas primeiras 24 horas após o transplante.
3.6 Análise das células mononucleares por citometria de fluxo
Para identificar a população de células de MO que transplantamos, antes da injeção,
parte das células de MO foi separada e incubada por 20 minutos com os seguintes anticorpos:
anti-CD11b/c-FITC (isotiocianato de fluoresceína) (Invitrogen), anti-CD29-FITC, anti-CD45-
ficoeritrina-cianina (PE-Cy5) e CD90-PE (BD Biosciences). Na Tabela 2 estão descritos os
tipos celulares que cada um desses anticorpos reconhece (PathologyOutlines.com). Após a
incubação, as células foram fixadas com solução de lise (BD Lysing Solution, BD
Biosciences) e, posteriormente, lavadas com PBS antes de serem analisadas no citômetro.
Todos os anticorpos foram diluídos 1:100 em PBS. A análise dos dados foi feita através do
programa Infinicyt 1.2 (Cytognos).
65
Antígeno Outras
nomenclaturas
Tipo celular em que é expresso
CD11b Integrina alfa M,
Mac 1
Prómielócitos, granulócitos, macrófagos,
células natural killer
CD29 Integrina beta 1 Fibroblastos, plaquetas, células T,
monócitos, mastócitos, células epiteliais
CD45 Antígeno comum de
leucócitos (LCA)
Células hematopoiéticas, exceto eritrócito.
CD90 Thy1 HSCs, MSCs, neurônios, fibroblastos e
tecido conjuntivo
Tabela 2: Marcadores utilizados para a caracterização da população de células mononucleares injetadas. Descrição dos tipos células que expressam cada um desses antígenos (PathologyOutlines.com).
3.7 Injeções de BrdU
No primeiro protocolo de avaliação de proliferação, os animais submetidos à cirurgia e
os falso-operados, receberam injeções intraperitoneais de bromodesoxiuridina (BrdU) diluído
em NaOH 1N em salina 0,9% (50mg/Kg) (Sigma) por 7 dias consecutivos, a partir do dia da
cirurgia, em intervalos de 24 horas.
0 1 2 3 4 5 6 7
BCCAO MO BrdU BrdU BrdU BrdU BrdU Perfusão
BrdU BrdU
66
Alternativamente, foram administradas quatro injeções intraperitoneais de BrdU
(50mg/Kg) com um intervalo de 3 horas, no sexto dia após cirurgia. Os animais foram
sacrificados no dia seguinte às injeções o que corresponde ao sétimo dia após a cirurgia.
0 1 2 3 4 5 6 7
BCCAO MO 4x BrdU Perfusão
3.8 Perfusão e criocortes:
Três, sete ou vinte e um dias após a cirurgia os animais foram perfundidos. Para isso, o
sangue do animal foi, primeiramente, substituído por solução salina e, posteriormente, o
animal foi perfundido com 4% de paraformaldeído diluído em tampão fosfato (5,28g de
Na2PO4.H2O e 28,63g de Na2HPO4.2H2O) por 30 minutos e 4% de paraformaldeído com 10%
de sacarose por 10 minutos. A perfusão foi realizada injetando a salina ou o fixador através de
uma cânula posicionada no ventrículo direito e acoplada a uma bomba peristáltica. Uma
abertura foi feita na aurícula esquerda para permitir a saída dos fluidos. Os cérebros dos
animais foram retirados e pós-fixados por 1 hora em paraformaldeído 4% com 10% de
sacarose. Posteriormente, os cérebros foram transferidos para uma solução de tampão fosfato
com 20% de sacarose até descerem ao fundo do frasco. Em seguida, a solução foi trocada para
tampão fosfato com 30% de sacarose, permitindo a saída de água do tecido e a crioproteção.
Os cérebros foram, então, emblocados em resina OCT (do inglês optimal cutting temperature)
e cortados em criostato (Leica) no plano coronal com 20μm ou 60 μm de espessura. Em
alguns casos, o cérebro dos animais foi processado no víbratomo para obtenção de cortes
coronais com 200μm de espessura.
67
3.9 Imuno-histoquímica:
Para o procedimento imuno-histoquímico, os cortes foram primeiramente lavados com
PBS pH 7,4 adicionado de Triton X-100 a 0,3% (Sigma), e então foram pré-incubados por 30
minutos com 5% de soro normal de cabra (NGS – Sigma) para bloqueio de sítios
inespecíficos. Em seguida, os cortes foram incubados overnight a 4oC, com anticorpos
primários contra diversos antígenos (Tabela 3).
Anticorpo Antígeno Características
imunogênicas
Diluição Fornecedor Metodologia
Anti-α-tubulina α-Tubulina Camundongo
monoclonal
1:40000 Sigma Western-Blotting
Anti-BrdU BrdU Rato monoclonal 1:100 Abcam Imuno-histoquímica
Anti-DCX Doublecortina Cobaia polyclonal 1:1000 Chemicon Imuno-histoquímica
Anti-GFAP GFAP Coelho polyclonal 1:500 Dako Imuno-histoquímica
Anti-GLAST GLAST Cobaia polyclonal 1:100 Chemicon Imuno-histoquímica
Anti-Ki67 Ki67 Coelho monoclonal 1:500 Abcam Imuno-histoquímica
Anti-Laminina Laminina Coelho polyclonal 1:40 Sigma Imuno-histoquímica
Anti-MBP MBP Rato monoclonal 1:3000 Abcam Western-Blotting
Anti-Pax6 Pax6 Coelho policlonal 1:500 Abcam Imuno-histoquímica
Anti-vimentina Vimentina Camundongo
monoclonal
1:200 Chemicon Imuno-histoquímica
Anti-vimentina Vimentina Camundongo
monoclonal
1:200 Hibridoma
Bank
Imuno-histoquímica
Tabela 3: Anticorpos primários utilizados nesse trabalho tanto nas reações de imuno-histoquímicas como para Western Blotting.
68
Os cortes foram, então, lavados 3x em PBS ou PBS + Triton 0,3% e incubados com os
anticorpos secundários por 2 horas a temperatura ambiente (Tabela 4).
Anticorpo Molécula
conjugada
Diluição Fornecedor
Anti-IgG coelho Alexa 488 1:200 Invitrogen
Anti-IgG cobaia Alexa 488 1:100 Invitrogen
Anti-IgG camundongo Peroxidase 1:3000 Sigma
Anti-IgG camundongo Alexa 488 1:200 Invitrogen
Anti-IgG camundongo Cy3 1:1000 Jackson
Anti-IgM camundongo Alexa 488 1:200 Invitrogen
Anti-IgM camundongo Cy3 1:800 Jackson
Anti-IgG rato Alexa 488 1:100 Invitrogen
Anti-IgG rato Peroxidase 1:4000 GE Healthcare
Tabela 4: Anticorpos sencundários utilizados nas reações de imuno-histoquímica e
Western Blotting.
Após esse procedimento, os cortes foram novamente lavados com PBS e contracorados
com o corante nuclear TO-PRO-3 (Molecular Probes) na diluição de 1:1000, junto da
incubação do anticorpo secundário. Após a última incubação as lâminas foram montadas com
VectaShield (Vector).
3.10 Imuno-histoquímica para BrdU e Ki67:
As reações para a análise da incorporação de BrdU e para detectar o fator de transcrição
Ki67 foram feitas com procedimento diferente do descrito no item 3.7 devido à localização
69
nuclear desses antígenos. Primeiramente, os cortes foram pós-fixados em paraformaldeído 4%
à 37ºC por 15 minutos. Para a reação de BrdU, os cortes foram lavados em água destilada por
10 minutos, incubados em HCl 2N por 30 minutos e, a seguir, lavados em tampão borato
0,1M (pH 8,5) por 10 minutos. Posteriormente, os cortes foram lavados em PBS com Triton
0,3% por 3 minutos. Após estas etapas que permitem a permeabilização da membrana nuclear
para acesso dos anticorpos ao núcleo, seguimos o mesmo protocolo que foi utilizado para os
outros antígenos, como descrito no item 3.9.
Para as reações de Ki67, os cortes foram colocados em uma solução de tampão citrato
10mM pH6.0 e, então, colocados no microondas até a solução ser aquecida à 100ºC.
Imediatamente após, as lâminas foram retiradas e transferidas para um recipiente contendo
água destilada gelada por 5 minutos. Após esse procedimento, os cortes foram lavados 3x em
PBS com Triton 0,3% por 3 minutos, pré-incubados com soro normal de cabra NGS 5% por
30 minutos e, então, seguimos como descrito no item 3.9.
3.11 Observação de lâminas e aquisição de imagens:
As lâminas foram observadas ao microcópio Zeiss Axiovert 200M da Zeiss equipado
com o sistema Apotome. Foi utilizada a câmera AxioCam HRC para obtenção de imagens
digitalizadas. Alternativamente, foi utilizado o microscópio confocal Zeiss LSM 510 Meta
para obtenção de cortes ópticos de alta resolução, além de reconstruções de tecidos em 3D.
3.12 Quantificação dos prolongamentos radiais expressando vimentina e das células
em proliferação na SVZ e SGZ:
70
Os prolongamentos expressando vimentina foram quantificados com objetiva de 40x
com 0,75 de abertura numérica no microscópio Axiovert 200M (Zeiss) equipado com o
sistema Apotome como descrito no item 3.11. Foram quantificados apenas os prolongamentos
com mais de 80µm de comprimento. O ventrículo lateral foi dividido em 3 porções iguais ao
longo do eixo ântero-posterior: região anterior, região intermédia e região posterior como
exemplificado na Figura 7B. Quatro cortes coronais de 20μm de cada porção foram
quantificados para cada animal. Nesses cortes, os VLs foram subdivididos e quantificados,
separadamente, em 3 porções: parede lateral, parede medial e porção ventral (Figura 7A).
Os prolongamentos radiais associados aos vasos sanguíneos na parede lateral da SVZ
foram quantificados no microscópio Axiovert 200 (Zeiss) utilizando a objetiva de 40x com
0,75 de abertura numérica. Foram analisados dois cortes coronais de 60μm de cada animal.
As células em proliferação foram analisadas através da imunomarcação da proteína
nuclear Ki67 e análise da incorporação de BrdU. O número de células em proliferação foi
também quantificado na SVZ utilizando-se o microscópio Axiovert 200 (Zeiss). Foram
quantificados 4 cortes coronais de 20μm de cada região do VL por animal, sendo analisada a
parede lateral e, em alguns grupos, a RMS.
Para quantificar os prolongamentos GFAP-positivos e as células Ki67-positivas no
giro denteado foram analisados 12 cortes coronais de 20μm no microscópio Axiovert 200
(Zeiss). Foram considerados apenas os prolongamentos GFAP-positivos que atravessavam o
giro denteado, com o corpo celular localizado na SGZ.
O teste estatístico foi realizado no programa GraphPad Prism 4 e os dados foram
analisados utilizando ANOVA com pós-teste Newman-Keuls Multiple Comparison. Os
valores foram considerados significativos com p≤ 0,05.
71
c
E
V
pParede lateral
parede medial
Porção ventral
Figura 7: Esquema representativo das regiões do VL onde foram feitas as quantificações. (A) Fotomicrografia de um corte coronal do VL. Corte contra-corado com hematoxilina-eosina. Foram quantificadas separadamente a parede lateral que está voltada para o estriado. parede medial que está voltada para o septo e porção ventral que está voltada para o núcleo accumbens. Barra de calibração: 200µm (B) As porções ântero-posteriores do VL também foram quantificadas separadamente. O VL foi dividido em: região anterior, região intermédia e região posterior. Pc: plexo coroide, Es: estriado, cc: corpo caloso, OB: Bulbo olfatório, CB: cerebelo. (Modificado de DOETSCH ET AL., 1997).
A
B
Região anterior
Região intermédia
Região posterior
72
3.13 Análise de degeneração neuronal - FluoroJade C:
Para a análise da morte celular causada pelo BCCAO, foram reagidos cortes dos
animais 3 dias após a cirurgia com FluoroJade C (Histo-Chem Inc.). Primeiramente os cortes
foram lavados com água destilada e colocados para secar na estufa à 45º C por 30 minutos.
Após esse período, as lâminas foram lavadas consecutivamente com álcool 100% por 1
minuto, álcool 70% por 1 minuto e água destilada por 1 minuto. As lâminas foram, então,
submersas em uma solução de permanganato de potássio 0,06% em água destilada por 15
minutos, lavadas com água destilada 3 vezes por 1 minuto e incubadas com FluoraJade C
0,001% diluído em ácido acético 0,1% por 30 minutos. Após a incubação, as lâminas foram
lavadas com água destilada por 1 minuto e colocadas na estufa para secar por 5-10 minutos.
Por fim, Xilol (Vetec) foi utilizado para o clareamento e as lâminas foram montadas em
Entellan (Merck).
3.14 Análise por Western Blotting:
Para analisar a expressão de MBP, o cérebro dos animais falso-operados e dos animais
isquêmicos foi dissecado 7 dias após a cirurgia. A região do trato óptico foi isolada do
restante do cérebro e processada separadamente. Os tecidos dissecados foram
homogeneizados em uma solução de lise contendo: Tris HCl 20mM pH7,4; NaCl 150mM;
EDTA 2mM, Triton X-100 0,2% e coquetel de inibidores de protease (1:1000 – Calbiochem).
As amostras foram centrifugadas a 13.000xg por 15 minutos à 4º C, sendo recolhidos
os sobrenadantes ao final da centrifugação. A quantidade de proteínas no sobrenadante foi
dosada pelo método de Bradford (BRADFORD, 1976), para isso 5μl de cada amostra foram
73
diluídos em 1000μl de reagente de Bradford. Para fazer a curva padrão, foram utilizadas
concentrações específicas de albumina bovina.
Para a separação eletroforética, 30μg de proteína (por amostra) foram aplicadas em gel
de poliacrilamida contendo dodecil sulfato de sódio (SDS-PAGE) e 15% de acrilamida em
condições de redução como descrito por Laemmli (Laemmli, 1970). As amostras foram
fervidas durante 3 minutos para desnaturar as proteínas antes de serem aplicadas no gel.
Como padrão de peso molecular foi utilizado o Rainbow Improved (GE Healthcare). A
separação eletroforética foi realizada com uma voltagem constante de 100.
A transferência das proteínas para membrana de nitrocelulose (Amersham
Biosciences) foi feita sobre corrente constante de 200mA por 2 horas. Utilizamos o sistema de
transferência como descrito por Towbin e colaboradores (1979). A membrana foi corada com
uma solução de 0,2% de vermelho de Ponceau em 3% de ácido acético para verificar o padrão
da corrida e conferir a transferência.
Para a reação de imuno-blotting, a membrana foi colocada em solução de bloqueio de
PBS com 0,05% de Tween-20 (Sigma) e 5% de leite desnatado (Molico®) por 1 hora, para
bloqueio dos sítios de ligação inespecíficos. Posteriormente, a membrana foi lavada 3x por 5
minutos com PBS com Tween-20 0,05% e, então, incubada por 3 horas com anticorpo
primário anti-MBP diluído em PBS com Tween 0,05% e 0,1% desnatado (Molico®). A
membrana foi, novamente, lavada e incubada com anticorpo secundário anti-rato conjugado
com peroxidase por 3 horas. Após esse período, a membrana foi lavada, novamente, com PBS
Tween 0,05%. Durante todo esse procedimento, a membrana foi deixada em constante
agitação. A proteína de interesse foi observada após revelação por quimioluminescência,
usando o kit comercial (ECL – Chemiluminescence Luminol Reagent – Santa Cruz). A
membrana foi exposta por 10 minutos em um filme fotográfico (Amersham Biosciences). Os
74
filmes revelados foram digitalizados e analisados no programa Image J (NIH) para
determinação das densidades ópticas das bandas obtidas.
Para controle de carregamento foi utilizado o anticorpo anti-alfa tubulina e como
anticorpo secundário anti-mouse.
3.15 Reação de transcrição reversa e reação em cadeia polimerase (PCR – do inglês
Polymerase Chain Reaction):
Para a análise dos fatores de crescimento expressos na SVZ antes e depois do
transplante de células de MO, a SVZ dos animais operados e falso-operados foi dissecada 3
ou 7 dias após a cirurgia. Para isso, após a retirada do cérebro da caixa craniana, esse foi
colocado em uma placa de Petri sobre gelo. Os hemisférios cerebrais foram separados a partir
da linha média e, com o auxílio de uma lupa, o córtex cerebral foi retirado para a visualização
e posterior dissecção da SVZ. A SVZ dissecada foi colocada imediatamente em TRIzol
(Invitrogen) e dissociada com o auxílio de uma pipeta.
Para a extração do RNA, as amostras foram deixadas a temperatura ambiente por 5
minutos e, posteriormente, adicionado 200μl de clorofórmio. As amostras foram
homogeneizadas por 15 segundos e centrifugadas por 15 minutos à 4ºC, 12000xg. Após a
centrifugação, o sobrenadante foi retirado e colocado em um novo tubo, onde foram
adicionados 500μl de álcool isopropílico (Merck). As amostras foram deixadas à temperatura
ambiente por 10 minutos e posteriormente centrifugadas por 10 minutos à 4ºC, 12000xg. O
sobrenadante foi retirado e as amostras foram ressuspendidas em 10μl de água tratada com
dietil-pirocarbonato (DEPC, Sigma).
A quantidade de RNA extraída das amostras foi quantificada no nanodrop nd-1000
(Thermo Scientific). Para eliminar a contaminação de DNA, 2μg de RNA foram tratados com
75
DNAse I (Invitrogen) por 30 minutos à temperatura ambiente. Para desnaturar a DNAse, 1μl
de EDTA 25mM foi adicionado e as amostras foram incubadas por 10 minutos à 65ºC. Para a
síntese de DNA complementar (cDNA) a partir do RNA extraído, foi utilizada a enzima
Superscript II Reverse Transcriptase (Invitrogen) e OligodT18 (IDT, Coralville, IA, USA). A
reação de síntese de cDNA foi incubada por 50 minutos a 42ºC e 15 minutos a 72ºC. FGF-2,
TGF alfa, CNTF e GAPDH foram amplificados utilizando temperatura de dissociação de
60ºC. BDNF e VEGF foram amplificados utilizando temperatura de dissociação de 63º C. Os
produtos de PCR foram analisados em gel de agarose 1,5% e marcados com brometo de
etídeo.
Os primers utilizados possuem as seguintes seqüências: BDNF 5’-
AATGCTCACACAACACTGCCCA e 5’-GGAGGAGGGAGGGAAAGAATGT; FGF-2 5’-
AGGAAGATGGACGGCTGCTG e 5’-GCCCAGTTCGTTTCAGTGCC; CNTF 5’-
TGAAGACAGAAGCAAACCAGC e 5’-AGAACGGCTACAGAGGTCCC; VEGF 5’-
GAGTATATCTTCAAGCCGTCCTGT e 5’-ATCTGCATAGTGACGTTGCTCTC; TGF 5
’-AACAAGTGCCCAGATTCCCACA e 5’-ACACATGCTGGCTTCTCTTCCT; GAPDH
5’-ATCAAGAAGGTGGTGAAGCAGG e 5’-AGGTGGAAGAGTGGGAGTTGCT.
3.16 Reação de PCR em tempo real
Para análise dos níveis de RNAm para GAPDH, CNTF, VEGF, TGF alfa e FGF-2 foi
utilizado Power SYBR Green PCR Master Mix® (Applied Biosystems, CA, USA). As
reações foram realizadas no termociclador Rotor Gene 6000 (Corbett). No protocolo para o
RT-PCR utilizamos a seguinte ciclagem: 95ºC por 10 minutos, 60 ciclos de 20 segundos a
95ºC e 1 minuto a 60ºC. Somente no caso do VEGF, utilizamos a temperatura de dissociação
de 63ºC. Os níveis de RNAm dos diferentes fatores foram normalizados com o níveis de
76
RNAm de GAPDH. Os níveis de RNAm foram calculados utilizando a curva padrão com
exceção do FGF-2 que foi utilizado o método ∆∆CT (Livak e Schmittgen, 2001). O teste
estatístico foi feito no programa GraphPad Prism 4, através do teste one-way ANOVA não
paramétrico com pós-teste Dunns.
77
4. Resultados
Em uma análise preliminar (durante o mestrado; GUBERT, 2006), foi observada a
presença de células RGL ao redor do VL de ratos adultos. Essas células foram observadas na
parede lateral, medial e porção ventral do VL, expressando vimentina, nestina e GFAP. Foi
observado o aumento no número de células RGL na parede lateral do VL de animais que
foram submetidos à oligoemia e posteriormente foram transplantados com células de MO pela
veia da cauda. Esses resultados iniciais estimularam a continuidade desse trabalho para
caracterizar melhor as células RGL ao redor do VL e a resposta das mesmas ao transplante de
células de MO. Para isso, as análises iniciais foram repetidas, o número de animais analisados
aumentado e novos experimentos foram feitos. Parte da caracterização inicial das células RGL
ao redor do VL, juntamente com os novos resultados obtidos durante o doutorado foram
publicados em 2009 na revista Brain Research (Anexo 1).
4.1 Caracterização das células RGL em ratos adultos normais
A maioria das células de glia radial presentes durante o desenvolvimento não
permanece no cérebro adulto, porém, algumas células com morfologia radial ainda podem ser
observadas no adulto em regiões neurogênicas como a SGZ e SVZ. Até o momento, as que
permanecem na SVZ foram pouco estudadas, sendo importante investigar as semelhanças e
diferenças entre elas e as células de glia radial presentes durante o desenvolvimento. Para
analisar detalhadamente a morfologia das células RGL encontradas ao redor do VL, cortes
coronais de 200μm de espessura de animais com mais de 3-4 meses foram reagidos com
anticorpo anti-vimentina. A vimentina é uma proteína de citoesqueleto expressa pelas células
de glia radial, astrócitos reativos e células ependimárias (PIXLEY E DE VELLIS, 1984;
78
HARTFUSS ET AL., 2001). No nosso estudo, foi identificado com esta técnica a presença de
células RGL por toda a extensão do VL, principalmente em sua parede lateral (Figura 8). Os
prolongamentos radiais que se direcionam ao estriado apresentam comprimentos entre 80 -
600μm de comprimento, no entanto não foi observado nenhum prolongamento que
atravessasse o estriado, chegando até a pia mater, como ocorre com os prolongamentos das
células de glia radial durante o desenvolvimento. Além disto, foi observado que os
prolongamentos são mais espessos e ramificados próximos ao lúmen do VL (cabeça de seta) e
se tornam cada vez mais finos e com menos ramificações quanto mais distantes do VL (seta)
(Figura 8B).
79
Figura 8: Células RGL na parede lateral do VL. Fotomontagem, ilustrando os prolongamentos das células RGL vimentina-positivas na parede lateral de ratos adultos em um corte de 200�m. (A) Podem-se observar inúmeros prolongamentos radiais em direção ao estriado. Em B, é possível observar em maior detalhe os prolongamentos presentes no box amarelo. Podem-se observar prolongamentos de diferentes comprimentos, chegando até aproximadamente 600�m de comprimento (seta). Notar que os prolongamentos apresentam um diâmetro maior (cabeça de seta) e mais ramificações na região apical, próxima ao VL. Barra de calibração: 75mm. CC, corpo caloso; Es, estriado.
A B VL
Es
cc
80
Além de serem observados em direção ao estriado, em cortes coronais pode-se
observar prolongamentos radiais em direção ao septo (linha média) a partir da parede medial
do VL e ao núcleo accumbens (Figura 11D). Em cortes sagitais de 20μm, pode-se observar
ainda os prolongamentos radiais em direção à cápsula interna e ao caudado-putamen (Figura
9).
A maior parte das análises foi realizada em animais adultos jovens entre 3-4 meses de
idade, no entanto é possível observar células RGL com características semelhantes a estas ao
redor do VL mesmo em animais com 7 meses de idade (Figura 10).
81
Figura 9: Células RGL ao redor do VL em corte sagital (A) Fotomicrografia de um corte sagital corado com hematoxilina e eosina (Modificado de brainmaps.org). (B) Reconstrução tridimensional da região anterior do VL. Pode ser observada a expressão de vimentina (verde) nos prolongamentos das células RGL em direção ao caudado putamen. (C) Reconstrução tridimensional da região ventral do VL, onde podem ser observados prolongamentos vimentina-positivos em direção à cápsula interna. É possível observar alguns desses prolongamentos conectados a vasos sanguíneos (seta). V – vaso sanguíneo; A – anterior; D - dorsal. Barra de calibração: 50�m. Hp, hipocampo.
A
C
B
A
D
Caudado Putamen
VL
Cápsula interna
VL
V
Córtex Hp
82
Figura 10: Células RGL ao redor do VL no animal com 7 meses. (A-B) Reconstrução de imagens confocais de cortes coronais demonstrando a expressão de vimentina em prolongamentos radiais das células RGL ao redor do VL em ratos com 7 meses de idade. (A) Prolongamentos radiais estendendo a partir da porção ventral do VL. É possível observar diversos prolongamentos associados a vasos sanguíneos. (B) Prolongamentos radiais na parede lateral em direção ao estriado. É possível observar forte expressão de vimentina nas células ependimárias. V – vaso. Barra de calibração: 10 µm. CC, corpo calos; Es, estriado.
VL
E
c
E
c
VL
B
83
Células RGL ao redor da SVZ de roedores adultos só foram anteriormente descritas na
porção ventral do VL de camundongos adultos (SUNDHOLM-PETERS ET AL., 2004). Em
outros artigos descritivos da SVZ, principalmente do grupo de Arturo Alvarez-Buylla, essas
células nunca foram observadas, e a expressão de vimentina foi observada somente em células
ependimárias e fracamente nas células do tipo B (DOETSCH ET AL., 1997). Para conseguir
comparar melhor nossos resultados com os descritos anteriormente na literatura, a SVZ de
ratos adultos foi analisada utilizando o anticorpo anti-vimentina clone P3U, produzido e
depositado no Hibridoma Bank pelo grupo do Alvarez-Buylla e utilizado em seu trabalho
descritivo da SVZ (DOETSCH ET AL., 1997). Pode-se observar que o clone P3U anti-
vimentina não marca os prolongamentos radiais, ficando restrito principalmente às células
ependimárias na porção ventral do VL (Figura 11C) e a algumas células com morfologia de
astrócitos na parede lateral (Figura 11A). Comparando a marcação da vimentina com o clone
V9 da Chemicon, com o clone utilizado por Alvarez-Buylla, em cortes seqüenciais do mesmo
animal, é possível observar prolongamentos radiais vimentina-positivos na parede lateral e
porção ventral do VL (Figuras 11B e 11D), demonstrando uma clara diferença de reatividade
entre os dois anticorpos.
84
Figura 11: Marcação de vimentina ao redor do VL do mesmo animal utilizando-se diferentes anticorpos anti-vimentina. (A,C) Marcação de vimentina utilizando-se anticorpo anti-vimentina do Hybridoma-Bank clone P3U. Esse anticorpo foi utilizado pelo grupo de Alvarez-Buylla que descreveu a composição da SVZ. (A) Podem-se observar células com morfologia de astrócitos marcadas com vimentina na parede lateral. (C) Expressão de vimentina restrita as células ependimárias na porção ventral do VL. (B,D) Marcação de vimentina utilizando-se anticorpo da chemicon clone V9. (B) Observam-se diversos prolongamentos radiais expressando vimentina na parede lateral. (D) É possível observar a marcação de vimentina tanto nas células ependimárias como nos prolongamentos radiais na porção ventral do VL. Barra de calibração: (A-B) 20�m. (C-D) 100�m. CC, corpo caloso; Es, estriado.
B
D
A
C
Es
cc
Es
cc
VLVL
VL
VL
85
4.2 As células RGL do adulto apresentam características em comum com as da glia
radial embrionária
O nosso grupo observou previamente que algumas células RGL expressam, além de
vimentina, nestina e GFAP (Anexo 1 - GUBERT ET AL., 2009). A nestina é também
expressa pelas células de glia radial embrionárias, no entanto, o GFAP é expresso
principalmente por astrócitos maduros, sendo observado em células de glia radial durante o
desenvolvimento em algumas espécies, como em primatas (RAKIC, 2003). Para indentificar
possíveis semelhanças e/ou diferenças entre esses dois tipos celulares, a expressão de
diferentes marcadores conhecidos de glia radial foi analisada primeiramente através de
reações imuno-histoquímicas. Um dos marcadores utilizado foi GLAST, um transportador de
glutamato presente tanto nas células de glia radial como em astrócitos imaturos. A análise da
expressão de GLAST e de vimentina nos animais adultos mostrou que alguns prolongamentos
radiais expressam os dois marcadores (Figura 12A). Outra molécula expressa por célula glia
radial (durante o desenvolvimento) é o Pax6 (HEINS ET AL., 2002). O Pax6 é um fator de
transcrição expresso pelas células de glia radial neurogênica. Analisando a expressão de
vimentina e Pax6 nos adultos foi observada a co-localização desses marcadores (Figura 12B),
demonstrando que as células RGL no adulto compartilham algumas características fenotípicas
e, talvez até funcionais, com as células de glia radial embrionárias. É possível observar
algumas células Pax6-positivas/vimentina-negativas no estriado, próximas aos
prolongamentos radiais (Figura 12B). Como Pax6 também é expresso em neuroblastos no
adulto, é possível que estas células que podem ser observadas no estriado sejam neuroblastos
que estariam migrando sobre os prolongamentos radiais.
86
Figura 12: Expressão de GLAST e Pax6 nas células RGL em animais adultos. (A) Reconstrução tridimensional mostrando a expressão de vimentina (vermelho) e GLAST (verde) no prolongamento radial da célula RGL na parede lateral. Pode-se observar a típica marcação puntiforme do GLAST no prolongamento radial. (B) Expressão de vimentina (vermelho) e Pax6 (verde) na parede lateral, mostrando a co-localização desses marcadores nas células RGL (seta). Pode-se observar a típica marcação nuclear de Pax6, enquanto a vimentina está presente no citoplasma da célula. Pax 6 é expresso em progenitores neurais, inclusive na glia radial neurogênica, demonstrando a presença de diversos progenitores nessa região. Barra de calibração: (A) 8�m; (B) 10�m. CC, corpo caloso; Es, estriado.
A B
E
c
87
Outra característica encontrada nas células de glia radial durante o desenvolvimento é
a capacidade de proliferar, podendo se auto-renovar e/ou gerar uma célula filha mais
diferenciada, como um neuroblasto. Para analisar se as células RGL são capazes de proliferar,
BrdU foi injetado intraperitonealmente quatro vezes com intervalo de 3 horas entre cada
injeção e perfundimos os animais 24 horas depois da última injeção. Foram observadas
células RGL vimentina-positivas que incorporaram BrdU (Figura 13A). No entanto, não foi
possível quantificar o número de células RGL BrdU-positivas, devido à dificuldade de
identificar o corpo celular de cada prolongamento radial que se localiza próximo ao VL, na
SVZ ou na camada de células ependimárias, uma vez que as células ependimárias também
expressam fortemente vimentina. Foi observada também a expressão de Ki67, outro marcador
de proliferação celular, nas células RGL, confirmando a capacidade proliferativa dessas
células no adulto (Figura 13B).
88
Figura 13: Células RGL proliferando na parede lateral do VL. Reconstrução tridimensional da parede lateral de ratos adultos analisando a proliferação das células RGL. (A) É possível observar células RGL vimentina-positivas (vermelho) que incorporaram BrdU (verde) (seta) na parede lateral. (B) Marcação de Ki67 (verde) e vimentina (vermelho), mostrando que algumas células RGL também expressam Ki67 (seta) na parede lateral. Barra de calibração: (A) 6�m, (B) 20�m. CC, corpo caloso; Es, estriado.
A B
Es
cc
89
Umas das características principais da glia radial durante o desenvolvimento é a sua
capacidade de dar suporte à migração neuronal (RAKIC, 2003). Para verificar se as células
RGL possuem essa característica, foi analisada a disposição de células DCX-positivas em
relação aos prolongamentos radiais. A DCX é uma proteína expressa em neuroblastos
migratórios (FRANCIS ET AL., 1999). A maioria das células DCX-positivas foi observada na
SVZ e RMS e somente uma pequena porcentagem dessas células foi observada fora da SVZ,
no estriado, septo e na base do VL. Alguns desses neuroblastos encontrados fora da SVZ
estavam em associação com prolongamentos radiais vimentina-positivos (Figura 14A, 14C,
14D). Foram observadas tanto células individuais associadas aos prolongamentos radiais
como agregados de células próximos aos prolongamentos. Algumas células co-expressando
DCX e Ki67 foram observadas em associação com prolongamentos radiais, demonstrando
que progenitores neuronais originados na SVZ podem estar migrando sobre os
prolongamentos das células RGL (Figura 14C). No entanto, foram encontradas algumas
células DCX-positivas fora da SVZ sem associação aparente com os prolongamentos radiais
(Figura 14B). O número de células DCX-positivas em associação ou não com
prolongamentos vimentina-positivos foram quantificadas ao redor do VL. Foi observado que
essa associação não ocorre com muita freqüência, já que o número de células DCX-positivas
em associação com os prolongamentos radiais é muito baixo em relação ao número de
prolongamentos radiais vimentina-positivos que observamos ao redor do VL. A associação foi
observada principalmente na parede lateral (Tabela 5). Esse resultado sugere que a migração
radial guiada por glia não é um evento freqüente no cérebro adulto.
90
A
Figura 14: Associação das células DCX-positivas com prolongamentos radiais vimentina-positivas ao redor do VL. Expressão de DCX (verde) e vimentina (vermelho) ao redor do VL em ratos adultos. (A,C,D) Podem-se observar células DCX-positivas associadas aos prolongamentos da células RGL na parede lateral. (C) É possível notar uma célula associada a um prolongamento radial na porção ventral do VL expressando tanto DCX como Ki67 (azul) (seta). (D) Reconstrução tridimensional, onde é possível observar através de cortes ortogonais, apresentados nos boxes, a proximidade da célula DCX-positiva com o prolongamento vimentina-positivo. (B) Célula DCX-postiva sem associação evidente com os prolongamentos das células RGL na parede lateral. (A,B,D) Núcleo em azul. Barra de calibração: (A,B) 6�m; (C,D) 10�m. CC, corpo caloso; Es, estriado.
A B D Ccc cc cc
Es Es Es Es
cc
91
Parede lateral Parede medial Ventral
Prolongamentos vimentina-positivos 26,4 ± 7,3 9,23 ± 6,2 12,15 ± 3,8
Células DCX-positivas associadas a
prolongamentos vimentina-positivos
1,4 ± 0,4 0,09 ± 0,2 0.29 ± 0,3
Células DCX-positivas sem associação com
prolongamentos vimentina-positivos
1,3 ± 0,5 0,42 ± 0,4 0,39 ± 0,4
Tabela 5: Os valores representam o número de células RGL ou de células DCX-positivas ao redor de cada VL em cortes de 20µm. As células DCX-positivas foram analisadas até 300µm de distância da SVZ. Os dados representam a média dos valores ± SD para cada grupo (n=3).
Recentemente alguns trabalhos demonstraram a importância dos vasos sanguíneos na
neurogênese na SVZ e SGZ. Foi observado, inclusive, que a maioria das células B1 emite
prolongamentos para os vasos presentes na SVZ (MIRZADEH ET AL., 2008). No nosso
estudo, foram observados muitos prolongamentos das células RGL em contacto com vasos
sanguíneos (Figura 15). Para corroborar esta afirmação, os prolongamentos radiais foram
marcados com vimentina e os vasos com laminina e dessa forma pôde-se observar diversos
prolongamentos fazendo contacto com vasos sanguíneos (Figura 15A). Essa associação foi
quantificada, e foi observado que 68.5% dos prolongamentos radiais vimentina-positivos se
conectavam com vasos sanguíneos laminina-positivos na parede lateral do VL.
92
Figura 15: Associação dos prolongamentos das células RGL vimentina-positivas a vasos sanguíneos (A) Reconstrução tridimensional da região próxima à parede lateral onde pode ser observado os prolongamentos das células RGL marcados com vimentina (vermelho) fazendo contato com vasos sanguíneos marcados com laminina (verde) (setas). (B) Fotomontagem da porção ventral do VL, onde pode-se observar prolongamentos vimentina-positivos em direção aos vasos sanguíneos. Núcleos celulares em azul. Barra de calibração: (A) 20�m, (B)25�m. CC, corpo caloso; Es, estriado; V, vaso sanguíneo.
B VL
V
V V
E
cc
E
cc
A
93
Analisando os resultados obtidos na caracterização das células RGL ao redor do VL
em ratos adultos, pode-se concluir que essas células apresentam várias características em
comum com a glia radial embrionária como pode ser observado na Tabela 6.
Característica Célula RGL ao redor do VL Glia radial embrionária
Capacidade proliferativa + ++
Capacidade de auto-
renovação
Não se sabe +
Expressão de vimentina +++ +++
Expressão de nestina ++ +++
Expressão de GLAST ++ +++
Expressão de Pax6 + ++
Expressão de GFAP ++ -
Capacidade de dar suporte a
migração neuronal
+ +++
Associação a vasos
sanguíneos
+++ +++
Extensão do prolongamento
radial (tamanho absoluto)
+++ ++
Extensão do prolongamento
radial (tamanho relativo ao
tamanho do cérebro)
+ +++
Tabela 6: Tabela comparativa das características presentes nas células RGL ao redor do VL de ratos adultos e a glia radial presente em ratos embrionários. + - característica pouco observada; ++ - característica observada com freqüência; +++ - característica observada com muita freqüência
4.3 Caracterização e eficiência do transplante intravenoso das células mononucleares de
MO
A terapia celular tem surgido como uma promessa para o tratamento de diversas
doenças incluindo a isquemia cerebral (GIRALDI-GUIMARÃES ET AL., 2009; DE
94
VASCONCELOS DOS SANTOS ET AL., 2010). Muitos trabalhos têm demonstrado o efeito
benéfico do transplante de células de MO em animais que sofreram isquemia, no entanto, os
mecanismos responsáveis por estes efeitos ainda são objeto de controvérsias. No nosso
estudo, foi investigado o possível efeito de terapia celular com células de MO nas células
RGL de ratos adultos. Com este objetivo, 2 x 107 células da fração mononuclear da MO foram
transplantadas na veia da cauda de animais falso-operados e isquêmicos. Os animais foram,
então, divididos em 4 grupos: falso-operados (FO), falso-operados transplantados com células
de MO (FO + cls), isquêmicos (Isq) e isquêmicos transplantados com células de MO (Isq +
cls).
As células de MO transplantadas foram caracterizadas por citometria de fluxo. Foram
analisados o tamanho e granulosidade das células transplantadas conjuntamente com a
expressão dos seguintes marcadores: CD29, CD90, CD45 e CD11b. A descrição de cada
marcador pode ser encontrada no item 3.6 dos materiais e métodos. Foi observado que as
amostras contêm, aproximadamente, 21% de linfócitos (Figura 16A), 55% de granulócitos
(Figura 16D) e 15% de monócitos (Figura 16C). Também foi observado um total de 93% de
células CD45-positivas, o que indica que a maioria das células é da linhagem hematopoiética
(Figura 16B) (TARNOK ET AL., 2010). A população de MSCs pode ser definida pela
expressão CD29 e CD90, e ausência de expressão de CD45 (BOBIS ET AL., 2006). Dessa
forma, analisando a porcentagem de células positivas para CD29 ou CD90 e negativas para
CD45 foram encontradas na fração de células mononucleares aproximadamente 6% de células
CD29-positivas/CD45-negativas (Figura 16B) e aproximadamente 3% de células CD90-
positivas/CD45-negativas (Figura 16E). A viabilidade foi analisada com iodeto de propídio
(PI) e observou-se que somente cerca de 2% das células incorporou PI, demonstrando que,
aproximadamente, 98% das células de MO injetadas estavam viáveis (Figura 16F).
95
15% monócitos 55% granulócitos
98%
Figura 16: Fenótipo das células mononucleares de MO. Análise da fração de células mononucleares de MO por citometria de fluxo. (A) Gráfico de dispersão das células, por tamanho e granulosidade. É possível observar em vermelho a população de lifócitos presentes nessa fração. (B) Marcação das células com CD29 e CD45. Aproximadamente 93% das células sao CD45-positivas, e 6% são CD29-positivas/CD45-negativas. (C) Marcação de CD11b e CD45, mostrando (em azul) que aproximadamente 15% das células são monócitos. (D) Marcação com Gran e CD45, indicando que 55% são granulócitos. (E) Expressão de CD90 e CD45, indicando que 3% são CD90-positivas/CD45-negativas. (F) Gráfico de incorporação de iodeto de propídio (vermelho), mostrando que 98% das células estavam viáveis antes do transplante. (B-E) Os quadrantes Q1 representam a marcação positiva da molécula no eixo y e negativa da molécula no eixo x. Os quadrantes Q2 representam a marcação positiva das moléculas presentes nos eixos x e y. Os quadrantes Q3 representam a marcação negativa das moléculas presentes nos eixos x e y. Os quadrantes Q4 representam a marcação negativa da molécula no eixo y e positiva da molécula no eixo x.
6% CD29+/CD45-
93% CD45+
A
D C
F E
B
3% CD90+/CD45-
21% linfócitos
PE-Texas Red-A
96
Para confirmar que a injeção pela veia da cauda foi eficiente, as células de MO foram
marcadas com um traçador radioativo, tecnécio 99m. Uma hora após a injeção verificou-se
que as células se distribuíram por todo corpo do animal, chegando inclusive na região da
cabeça do animal (Figura 17A). No entanto, a maior parte das células foi observada no
fígado, bexiga e baço. Dados anteriores do nosso grupo mostraram a presença de células
mononucleares de MO no parênquima cerebral dos ratos 7 dias após o mesmo protocolo de
lesão (GUBERT, 2006). Nesse caso, as células foram marcadas previamente com DAPI,
sendo possível observar algumas células no estriado.
No presente trabalho, foi utilizado traçador fluorescente Cell Trace para avaliar a
migração das células para o parênquima cerebral. Foram observadas células no parênquima
cerebral 7 dias após a oligoemia. As células de MO distribuíram-se por todo o encéfalo, como
no cerebelo (Figura 17B) e tálamo (Figura 17C). Muitas dessas células foram encontradas
próximas a vasos sanguíneos (Figura 17B). No entanto, não foram observadas células de MO
na SVZ. Esses resultados demonstram que células de MO são capazes de penetrar no
parênquima cerebral quando injetadas intravenosamente 24 horas após isquemia.
97
Cerebelo Tálamo
Cabeça
bexiga
Fígado e baço
Figura 17: Distribuição das células de MO após o transplante intravenoso nos animais isquêmicos. (A) Análise na distribuição das células de MO uma hora após o transplante pela veia da cauda. As células foram previamente marcadas com tecnécio 99m. Pode-se observar que a maioria das células migrou para órgãos periféricos, como fígado e baço, mas algumas circulavam também pela região da cabeça. (B,C) Seis dias após o transplante de MO, podem-se observar as células de MO marcadas com o traçador fluorescente, Cell Trace (vermelho) dentro do parênquima cerebral. (B) As células de MO podem ser observadas no cerebelo próxima a vasos sanguíneos. (C) Células de MO no tálamo. Núcleo em azul. Barra de calibração: (A) 20�m, (B) 40�m. V, vaso sanguíneo.
A
B C
V
V
98
4.4 Caracterização da lesão após oligoemia
A oligoemia é caracterizada por uma hipoperfusão cerebral global que gera
degeneração principalmente na substância branca e, pouca ou nenhuma, morte neuronal
(FARKAS ET AL., 2007). Para induzir a oligoemia, as carótidas comuns de ratos Lister-
Hooded adultos foram ocluídas bilateralmente e permanentemente. Apesar de ser considerada
uma isquemia cerebral branda, após o procedimento cirúrgico, a maioria dos animais
apresentava perda significativa de peso e dificilmente sobrevida maior que 10 dias após a
isquemia.
Outra característica bem marcante nesse modelo é a degeneração do sistema visual. Os
olhos são irrigados por um ramo da carótida interna, dessa forma, após a oclusão das carótidas
comuns, a irrigação sanguínea para essa região é anulada levando à degeneração das células
da retina. Analisando o trato óptico com o marcador de degeneração neuronal, FluoroJade C,
3 dias após a isquemia, observa-se intensa marcação nos animais isquêmicos (Figura 18).
Além disso, podem-se observar algumas células marcadas com FluoroJade C em diferentes
regiões encefálicas, como por exemplo no hipocampo. Sete dias após a oligoemia não é mais
observada marcação para FluoroJade C no trato óptico. Como o FluoroJade C só marca
neurônios em processo de degeneração, a ausência de marcação após 7 dias pode indicar que
a morte neuronal na retina e posterior degeneração axonal no trato óptico já ocorreu após esse
intervalo de tempo. Além disso, após 7 dias decorridos da isquemia, os olhos da maioria dos
animais se apresentava com sinais claros de degeneração.
99
Isq Isq
FO FO
Figura 18: Análise da degeneração no trato óptico 3 dias após a oligoemia. (A-B) Marcação para FluoroJade C, que marca neurônios em degeneração. (A) Nos animais FO não foi observada marcação de FluoroJade C (verde), demonstrando que não há degeneração nessa região. (C) Marcação de FluoroJade C nos animais isquêmicos. Pode-se observar uma forte marcação para FluoraJade C, demonstrando a degeneração axonal nessa região. (B,D) Fotomicrografia feita com contraste interferencial e diferencial indicando a região do trato óptico analisada por FluoroJade C. Barra de Calibração: 50�m.
A B
C D
100
Para analisar a lesão gerada pela oligoemia na substância branca, foram avaliados os
níveis da proteína básica de mielina (MBP), por Western Blotting, no cérebro e,
separadamente, no trato óptico 7 dias após o procedimento cirúrgico. O MBP é representado
através de duas bandas na membrana, uma com peso em torno de 21kDa e outra em torno de
17kDa. Ambas as bandas foram quantificadas para a análise nos níveis de MBP. Observa-se
uma diminuição significativa nos níveis de MBP no trato óptico nos animais isquêmicos
comparados com os animais falso-operados (Figura 19A). Analisando os níveis de MBP em
todo o cérebro não foi encontrada diferença significativa entre os grupos, no entanto, há uma
tendência à redução nos níveis de MBP nos animais Isq (Figura 19B). Esses resultados
corroboram os dados descritos na literatura de que a oligoemia causa lesão na substância
branca e desmielinização principalmente no sistema visual (KURUMATANI ET AL., 1998;
FARKAS ET AL., 2004). No trato óptico, entretanto, não se observa diferença significativa
na expressão de MBP nos animais Isq + cls em relação aos animais FO ou aos animais Isq.
Esse resultado demonstra que a desmielinização no trato óptico nos animais Isq + cls não foi
tão significativa em relação aos animais controle quanto a desmielinização observada nos Isq
em relação aos animais controle na mesma região, indicando que o transplante de células de
MO poderia atenuar a lesão gerada pela oligoemia (Figura 19A).
101
Figura 19: Análise por Western Blotting de MBP 7 dias após a isquemia. (A) Pode-se observar uma diminuição significativa nos níveis de MBP no trato óptico nos animais Isq comparado com os níveis nos animais FO (p<0,05). Essa diferença não foi observada entre os animais FO e os animais Isq + cls. (B) Analisando os níveis de MBP no restante do cérebro não foi observada diferença significativa entre os grupos. As análises foram normalizadas pelos níveis de �-Tubulina. Os valores foram expressos nos gráficos como média ± SEM em cada grupo. As análises estatísticas foram feitas utilizando-se ANOVA com pós-teste Newman-Keuls Multiple Comparison.
Trato óptico
FO Isq Isq + cls0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
#
D.O
MB
P
Cérebro
FO Isq Isq + cls0
1
2
3
D.O
. MB
P
FO Isq Isq + cls
�-Tubulina
MBP
Isq + cls
FO Isq
�-Tubulina
MBP
A
B 50
21 17
n=3
n=3
Trato óptico
Cérebro
50
21 17
102
4.5 Efeito do transplante de células de MO sobre as células RGL ao redor dos VLs
A glia radial embrionária, além de servir como suporte à migração neuronal, possui
características de NSCs, sendo capaz de se auto-renovar e diferenciar em neurônios, astrócitos
e oligodendrócitos. Em 2004, o grupo de Alvarez-Buylla demonstrou que glia radial
embrionária também dá origem às NSCs da SVZ (MERKLE ET AL., 2004). No cérebro
adulto, diversos trabalhos demonstraram a presença de células RGL na SGZ (SERI ET AL.,
2001; SHAPIRO ET AL., 2005). Existem células RGL também na SVZ, como foi
demonstrado pelo nosso grupo (Anexo 1 - GUBERT ET AL., 2009). Na SGZ, as células RGL
são consideradas progenitores neurais (SERI ET AL., 2001). No entanto, como essas células
não haviam sido descritas anteriormente na SVZ de animais normais, não se sabe exatamente
qual seria a sua função na SVZ. O nosso grupo demonstrou previamente que o transplante
intravenoso de células de MO é capaz de estimular o aparecimento de um maior número de
células do tipo glia radial na parede lateral do VL 7 dias após a oligoemia (GUBERT, 2006).
Em uma análise mais detalhista, foi avaliado ao longo de 3 semanas o número de
prolongamentos radiais vimentina-positivos ao redor do VL após a isquemia e/ou transplante
de células de MO. Três dias após a isquemia observa-se um aumento no número de
prolongamentos das células RGL vimentina-positivas na parede lateral em direção ao estriado
nos animais Isq (43,51 ± 3,08; n=6) e Isq + cls (42,73 ± 4,55; n=6) comparados com o grupo
de animais FO (27,88 ± 1,98; n=12; p<0,01) e FO + cls (28,29 ± 1,29; n=4; p<0,01) (Figura
20 e 21A). Devido à grande variação que foi encontrada no comprimento dos prolongamentos
radiais, também foi realizada uma análise contando somente os prolongamentos radiais
vimentina-positivos com mais de 150μm de comprimento na parede lateral dos VLs. Dessa
forma observa-se um aumento significativo no número de prolongamentos vimentina-
positivos com mais de 150μm nos animais Isq (17,8 ± 1,73; n=6) comparado aos animais FO
(9,29 ± 1,04; n=12; p<0,01) e dos animais Isq + cls (16,39 ± 2,88; n=6) comparado com os
103
animais FO (p<0,05) (Figura 21C). Não houve diferença significativa no número de
prolongamentos de células RGL vimentina-positivas com mais de 150μm de comprimento
entre os animais isquêmicos (Isq e Isq + cls) em relação aos animais FO + cls (10,69 ± 0,85;
n=4). Esses resultados indicam que a isquemia foi capaz de induzir o aumento no número de
prolongamentos das células RGL vimentina-positivos na parede lateral 3 dias após a
oligoemia.
A parede lateral é considerada a região neurogênica ao redor do VL, apesar de
existirem algumas NSCs na parede medial do VL anterior (CHIASSON ET AL., 1999). No
entanto, células RGL foram observadas também na parede medial e porção ventral do VL. Por
essa razão, foi quantificado, separadamente, o número de células RGL vimentina-positivas na
parede medial e na porção ventral do VL. Na parede medial, não foi observada diferença
significativa no número de prolongamentos das células RGL vimentina-positivas entre os
grupos (8,88 ± 4,44; n=12, animais FO - 8,7 ± 0,96; n=4, animais FO + cls - 9,36 ± 1,32; n=6,
animais Isq - 10,63 ± 1,43; n=6, animais Isq + cls) (Figura 21B). Na porção ventral do VL,
também não houve diferença significativa no número de prolongamentos das RGL vimentina-
positivas entre os grupos (11,83 ± 1,08; n=12, animais FO - 9,59 ± 1,24; n=4, animais FO +
cls - 15,34 ± 1,78; n=6, animais Isq - 14,39 ± 1,55; n=6, animais Isq + cls) (Figura 21D).
104
Isq
FO FO + cls
Isq + cls
C
B
D
A
Figura 20: Células RGL na parede lateral dos diferentes grupos 3 dias após a isquemia. Reconstrução tridimensional da expressão de vimentina (vermelho) na parede lateral dos animais 3 dias após o procedimento cirúrgico. Podem-se observar prolongamentos das células RGL nos animais falso-operados (A), falso-operados que receberam o transplante de células de MO (B), isquêmicos (C) e isquêmicos que receberam o transplante de células de MO (D). Pode-se observar o maior número de prolongamentos radiais nos animais isquêmicos comparado com os animais falso-operados. Barra de calibração: 50�m. CC, corpo caloso; Es, estriado
E
cc
105
Parede medial - 3d
FO FO +cls Isq Isq +cls0
10
20
30
40
50
60
70
n=12 n=6 n=6n=4Pr
olon
gam
ento
svi
men
tina+
Parede lateral - 3d
FO FO + cls Isq Isq + cls0
10
20
30
40
50
60
70
n=12 n=6 n=6n=4
* *
Prol
onga
men
tos
vim
entin
a+
Parede lateral - 3d
FO FO + cls Isq Isq + cls0
10
20
30
40
50
60
70
* #
n=9 n=6n=6n=4
Prol
onga
men
tos
vim
entin
a+ ≥ 15
0 μm
Ventral - 3d
FO FO +cls Isq Isq +cls0
10
20
30
40
50
60
70
n=12 n=6 n=6n=4
Prol
onga
men
tos
vim
entin
a+
Figura 21: Quantificação dos prolongamentos radiais vimentina-positivos ao redor do VL 3 dias após a isquemia. Os prolongamentos foram visualizados através da marcação de vimentina em cortes coronais de 20�m. (A) Prolongamento radiais das células RGL na parede lateral do VL. (*) representa a diferença estatística de p<0,01, entre os animais Isq e Isq + cls comparados com os animais FO e os FO + cls. (B) Número de prolongamentos radiais na parede medial do VL. Não é observada diferença significativa entre os grupos. (C) Número de prolongamentos radiais na parede lateral com mais de 150�m de comprimento. Pode-se observar um aumento significativo no número desses prolongamentos nos animais Isq (p<0,01) e Isq + cls (p<0,05) comparado com os animais FO e FO + cls. (D) Número de prolongamentos radiais na porção ventral do VL. Não foi observada diferença significativa nessa região entre os grupos. Os valores foram expressos nos gráficos como média ± SEM em cada grupo. As análises estatísticas foram feitas utilizando-se ANOVA com pós-teste Newman-Keuls Multiple Comparison.
A
DC
B
106
Quantificando o número de prolongamentos das células RGL vimentina-positivas 7
dias após a isquemia, observa-se o aumento no número dessas células na parede lateral dos
animais Isq + cls (50,03 ± 7,12; n=4) quando comparados com os animais FO (27,88 ± 1,98;
n=12; p<0,05) e com os animais Isq (25,73 ± 3,66; n=4; p<0,01) (Figura 22 e 23A). Não foi
observada diferença significativa entre o número de prolongamentos radiais dos animais Isq
comparado com os animais FO, nem entre os animais Isq + cls e os animais FO + cls (40,35 ±
5,19; n=5) (Figura 23A). O aumento no número de prolongamentos das RGL vimentina-
positivas nos animais Isq + cls (19,96 ± 4,28; n=4) também foi observado quantificando
somente os prolongamentos com mais de 150μm de comprimento em relação aos animais FO
(9,29 ± 1,04; n=6; p<0,05) e Isq (8,09 ± 1,44; n=5; p<0,05) (Figura 23C). Novamente não foi
observada diferença significativa no número de prolongamentos das células RGL vimentina-
positivas entre os animais Isq e FO e os animais Isq + cls e os animais FO + cls (13,75 ± 3,3;
n=5). No entanto, nos animais FO + cls observa-se uma tendência ao aumento no número de
prolongamentos das RGL vimentina-positivas entre os grupos na parede lateral (Figura 23A).
Na parede medial do VL, não houve diferença no número de prolongamentos das RGL
vimentina-positivas entre os grupos (8,88 ± 4,44; n=12, animais FO - 10,53 ± 1.65; n=5,
animais FO + cls - 10,11 ± 3,25; n=4, animais Isq - 15,89 ± 4; n=4, animais Isq + cls) (Figura
23B). Na porção ventral do VL, também não foi observada diferença significativa no número
de prolongamentos das RGL vimentina-positivas entre os grupos (11,83 ± 1,08; n=12,
animais FO - 10,99 ± 1,66; n=5, animais FO + cls - 9,68 ± 2,58; n=5, animais Isq - 14,01 ±
2,87; n=4, animais Isq + cls) (Figura 23D). Com esses resultados, pode-se concluir que o
transplante de células de MO é capaz de induzir ou manter por 7 dias um elevado número
prolongamentos das células RGL na parede lateral de animais isquêmicos.
107
Isq Isq + cls
FO FO + cls
Figura 22: Células RGL na parede lateral dos diferentes grupos 7 dias após a isquemia. Reconstrução tridimensional da expressão de vimentina (verde) na parede lateral dos animais 7 dias após o procedimento cirúrgico. Pode-se observar prolongamentos das células RGL nos animais falso-operados (A), falso-operados que receberam o transplante de células de MO (B), isquêmicos (C) e isquêmicos que receberam o transplante de células de MO (D). Pode-se observar um maior número de prolongamentos radiais na parede lateral do animais que receberam transplante de células de MO. Barra de calibração: 20�m. CC, corpo caloso; Es, estriado.
C
B
D
A
Es
cc
108
Parede medial - 7d
FO FO + cls Isq Isq + cls0
10
20
30
40
50
60
70
n=12 n=4n=4n=5
Prol
onga
men
tos
vim
entin
a+
Parede lateral - 7d
FO FO + cls Isq Isq + cls0
10
20
30
40
50
60
70
*
n=12 n=4 n=4n=5
Prol
onga
men
tos
vim
entin
a+
Parede lateral - 7d
FO FO + cls Isq Isq + cls0
10
20
30
40
50
60
70
#
n=4n=6 n=5 n=5
Prol
onga
men
tos
vim
entin
a+≥
150 μ
m
Ventral - 7d
FO FO + cls Isq Isq + cls0
10
20
30
40
50
60
70
n=12 n=5 n=4n=5
Prol
onga
men
tos
vim
entin
a+
Figura 23: Quantificação dos prolongamentos radiais vimentina-positivos ao redor do VL 7 dias após a isquemia. Os prolongamentos foram visualizados através da marcação de vimentina em cortes coronais de 20�m. (A) Prolongamento radiais das células RGL na parede lateral do VL. (*) representa a diferença estatística de p<0,01, entre os animais Isq + cls comparados com os animais FO e Isq. (B) Número de prolongamentos radiais na parede medial do VL. Não é observada diferença significativa entre os grupos. (C) Número de prolongamentos radiais na parede lateral com mais de 150�m de comprimento. Pode-se observar um aumento significativo no número desses prolongamentos nos animais Isq + cls (p<0,05) comparado com os animais FO e Isq. (D) Número de prolongamentos radiais na porção ventral do VL. Não foi observada diferença significativa nessa região entre os grupos. Os valores foram expressos nos gráficos como média ± SEM em cada grupo. As análises estatísticas foram feitas utilizando-se ANOVA com pós-teste Newman-Keuls Multiple Comparison.
A
DC
B
109
Para determinar se o aumento no número de prolongamentos de células RGL se
mantinha por um tempo prolongado na parede lateral dos animais Isq + cls, o número de
prolongamentos das células RGL vimentina-positivas foi quantificado 21 dias depois da
isquemia. Analisando o número de prolongamentos das células RGL vimentina-positivas na
parede lateral nesse período, ainda observa-se um aumento significativo nos animais Isq + cls
(55,89 ± 11,18; n=5) em relação aos animais FO (27,88 ± 1,98; n=12; p<0,05) No entanto,
não foi observada diferença significativa no número de prolongamentos das células RGL
vimentina-positivas nos animais Isq + cls em relação aos animais FO + cls (51,28 ± 6,36;
n=4) ou aos animais Isq (44,62 ± 10,61; n=5) (Figura 24 e 25A). Quantificando o número de
prolongamentos radiais com mais de 150μm de comprimento na parede lateral,
diferentemente do observado nas sobrevidas anteriores, não foi encontrada diferença
significativa entre os grupos (17,69 ± 4,38; n=3, animais FO - 15,82 ± 2,51; n=4, animais FO
+ cls - 12,81 ± 5,94; n=5, animais Isq - 20,7 ± 4,38; n=5, animais Isq + cls) (Figura 25C).
De acordo com esses resultados, apesar de haver aumento no número de
prolongamentos das células RGL vimentina-positivas na parede lateral dos animais Isq + cls
comparado aos animais FO, essa diferença não é observada quando quantificam-se somente
os prolongamentos radiais com mais de 150μm de comprimento. A quantificação do número
de prolongamentos das RGL vimentina-positivas na parede medial não mostrou diferença
significativa entre os grupos (8,88 ± 4,44; n=12, animais FO - 12,54 ± 2,57; n=4, animais FO
+ cls - 7,44 ± 1,32; n=5, animais Isq - 11,73 ± 2,23; n=5, animais Isq + cls) (Figura 25B). Na
porção ventral do VL, também não foi encontrada diferença significativa no número de
células RGL entre os grupos (11,83 ± 1,08; n=12, animais FO - 14,03 ± 1,44; n=4, animais
FO + cls - 12,28 ± 2,99; n=5, animais Isq - 14,33 ± 3,06; n=5, animais Isq + cls) (Figura
25D).
110
Analisando em conjunto os resultados obtidos em 3, 7 e 21 dias após a isquemia,
observa-se que o número de células RGL na parede lateral aumenta 3 dias após a isquemia,
mas esse aumento só se mantém até pelo menos 21 dias após a isquemia nos animais que
receberam o transplante de células de MO (Figura 25E).
111
Isq Isq + cls
FO FO + cls
Figura 24: Células RGL na parede lateral dos diferentes grupos 21 dias após a isquemia. Reconstrução tridimensional da expressão de vimentina (vermelho) na parede lateral dos animais 21 dias após o procedimento cirúrgico. Podem-se observar prolongamentos das células RGL nos animais falso-operados (A), falso-operados que receberam o transplante de células de MO (B), isquêmicos (C) e isquêmicos que receberam o transplante de células de MO (D). Pode-se observar um número maior de prolongamentos radiais no animais isquêmico que recebeu o transplante de células de MO comparado com os animais falso-operados. Barra de calibração: 50�m. CC, corpo calos; Es, estriado.
C
B
D
A
Es
cc
112
Parede medial - 21d
FO FO +cls Isq Isq +cls0
10
20
30
40
50
60
70
n=12 n=5 n=5n=4
Prol
onga
men
tos
vim
entin
a+
Ventral - 21d
FO FO +cls Isq Isq +cls0
10
20
30
40
50
60
70
n=12 n=5 n=5n=4
Prol
onga
men
tos
vim
entin
a+
Parede lateral - 21 d
FO FO + cls Isq Isq + cls0
10
20
30
40
50
60
70
n=12 n=4 n=5 n=5
#
Prol
onga
men
tos
vim
entin
a+
Figura 25: Quantificação dos prolongamentos radiais vimentina-positivos ao redor do VL 21 dias após a isquemia. Os prolongamentos foram visualizados através da marcação de vimentina em cortes coronais de 20�m. (A) Prolongamento radiais das células RGL na parede lateral do VL. (#) p<0,05, entre os animais Isq + cls comparados com os animais FO. (B) Número de prolongamentos radiais na parede medial do VL. Não é observada diferença significativa entre os grupos. (C) Número de prolongamentos radiais na parede lateral com mais de 150�m de comprimento. Não observa-se diferença significativa no número desses prolongamentos entre os grupos. (D) Número de prolongamentos radiais na porção ventral do VL. Não foi observada diferença significativa nessa região entre os grupos. (E) Gráfico temporal do número de prolongamentos das células RGL na parede lateral dos animais Isq + cls, demonstrando a quantidade semelhante 3, 7 e 21 dias após a isquemia. Os valores foram expressos nos gráficos como média ± SEM em cada grupo. Análises estatísticas foram feitas utilizando-se ANOVA com pós-teste Newman-Keuls Multiple Comparison.
A
DC
B
Parede lateral - 21d
FO FO +cls Isq Isq +cls0
10
20
30
40
50
60
70
n=3 n=5n=5n=4
Prol
onga
men
tos
vim
entin
a+≥1
50μ
m
Parede lateral - Isq + cls
3d 7d 21d0
10
20
30
40
50
60
70
Prol
onga
men
tos
vim
entin
a+
E
113
A análise morfológica dos prolongamentos das células RGL marcados para vimentina,
revela que a maioria apresenta a porção basal associada a vasos sanguíneos. Para verificar se
essa relação é alterada após a isquemia ou o transplante de células de MO, foi quantificado em
cortes de 60μm, o número de RGL vimentina-positivas na parede lateral do VL conectadas a
vasos sanguíneos marcados com laminina. Nos animais FO observa-se que 68,51 % ± 4,64
(n=3) dos prolongamentos radiais estão associados aos vasos. Essa porcentagem não é
alterada nos animais Isq (68,94 ± 2,32 %; n=3) ou Isq + cls (71,7 ± 1,99 %; n=3) 7 dias após a
lesão. Dessa forma, o estímulo da isquemia ou do transplante de células de MO não altera o
contato das células RGL com os vasos que se mantém igual ao observado nos animais FO
(Figura 26).
114
Parede lateral
FO Isq Isq + cls0
25
50
75
n=3 n=3 n=3
% d
e pr
olon
gam
ento
s e
m c
onta
to c
om v
asos
Figura 26: Quantificação da porcentagem de prolongamentos vimentina-positivos das células RGL que fazem contato com vasos sanguíneos. (A, C) Marcação de vimentina (vermelho) e laminina (verde) na parede lateral dos VLs 7 dias após isquemia. (A) Reconstrução tridimensional (60�m) da parede lateral, onde pode ser observado o contato dos prolongamentos radiais vimentina-postivos (seta) com os vasos. (C) Reconstrução tridimensional, onde observa-se através de cortes ortogonais (boxes), o contato de prolongamentos vimentina-positivos com vasos laminina-positvos (setas). Quantificou-se a porcentagem de prolongamentos das células RGL vimentina-positivas que fazem contato com vasos sanguíneos marcados com laminina em cortes de 60�m. Observa-se que nos animais FO 70% dos prolongamentos fazem contato com os vasos. Essa porcentagem não se altera nos animais Isq e Isq + cls 7 dias depois da isquemia. Os valores foram expressos no gráfico como média ± SEM em cada grupo. As análises estatísticas foram feitas utilizando-se ANOVA com pós-teste Newman-Keuls Multiple Comparison.
A
C
B
115
Foi analisado também se a oligoemia e o transplante de células de MO seriam capazes
de influenciar o número de células RGL na SGZ. Para isso foi quantificado o número de
prolongamentos GFAP-positivos que transpassavam as camadas do giro denteado a partir da
camada subgranular 7 dias após a isquemia (Figura 27A e 27B). Foi observado um aumento
significativo no número de prolongamentos GFAP-positivos no giro denteado nos animais Isq
+ cls (116,31 ± 3,85; n=5) comparados com os animais dos demais grupos (91,43 ± 5,12; n=5,
animais FO - 84,03 ± 5,97; n=3, animais FO + cls - 96,33 ± 4,66; n=5, animais Isq; p<0,01)
(Figura 27C). Esses resultados demonstraram que o transplante de células de MO é capaz de
estimular o aumento no número de células RGL tanto na SVZ como na SGZ 7 dias após a
oligoemia.
116
Isq + cls
FO
Giro dentado
FO FO + cls Isq Isq + cls0
25
50
75
100
125
n=5 n=3 n=5 n=5
*
Prol
onga
men
tos
GFA
P-po
sitiv
os
Figura 27: Quantificação das células RGL na SGZ 7 dias após a isquemia. Reconstrução tridimensional da SGZ marcada com GFAP (verde) nos animais FO (A,B) e nos animais Isq + cls (C,D) 7 dias depois da isquemia. Núcleo em azul. Pode-se observar as células RGL estendendo prolongamentos pelo giro denteado nessa região (setas). Barra de calibração: 50�m. (E) Pode-se observar aumento significativo no número de prolongamentos nos animais Isq + cls comparado com os demais grupos (p<0,01). Os valores foram expressos nos gráficos como média ± SEM em cada grupo. As análises estatísticas foram feitas utilizando-se ANOVA com pós-teste Newman-Keuls Multiple Comparison.
A B
E
C D
Giro denteado
SGZ
Camada granular
SGZ
Camada granular
117
4.6 Efeito isquemia focal sobre as células RGL ao redor dos VLs
Para verificar se o aumento no número de células RGL não se manteve nos animais
Isq 7 dias após a oligoemia, devido à escassa morte neuronal observada normalmente nesse
modelo, foi quantificado o número de prolongamentos radiais ao redor do VL em animais que
sofreram isquemia focal por termocoagulação (Isq F). Após a isquemia focal é possível
observar uma grande região de degeneração neuronal que atinge as seis camadas corticais
(Figura 28E) (GIRALDI-GUIMARÃES ET AL., 2009). Não se observa diferença
significativa no número de prolongamentos das RGL vimentina-positivas na parede lateral do
VL comparando o lado ipsilateral à lesão (29,67 ± 3,13; n=5) com o lado contralateral (34,3 ±
3,6; n=5) (Figuras 28A, 28B e 28C). No entanto, analisando somente a região posterior do
VL, observa-se que os animais Isq F apresentam um menor número de prolongamentos no
lado ipsilateral (22,5 ± 4,98; n=5) à lesão, em relação ao lado contralateral (45,29 ± 5,29; n=5;
p<0,05) (Figura 28D). É importante ressaltar que a lesão gerada pela isquemia focal se inicia
na altura do VL posterior (Figura 28E). Comparando a parede lateral da região posterior do
VL do hemisfério ipsilateral à lesão dos animais Isq F (22,5 ± 4,98; n=5), observa-se uma
redução significativa no número de prolongamentos das RGL vimentina-positivas em relação
aos animais FO (36,91 ± 3,26; n=13; p<0,05) (Figura 29C). No entanto, nos animais nos
quais as células mononucleares foram injetadas pela veia da cauda 24 horas após a isquemia
focal (Isq F + cls) não se observa redução no número de células RGL na parede lateral (38,79
± 5,66; n=5) em relação aos animais FO (Figura 29C). Alternativamente, a análise dos
prolongamentos radiais vimentina-positivos com mais de 150μm de comprimento, não
revelou diferença significativa entre os grupos (13,53 ± 1,84; n=10, animais FO - 13,85 ±
4,21; n=5, animais Isq F - 16,29 ± 3,28; n=5, animais Isq F + cls) (Figura 29D). De acordo
com esses resultados pode-se concluir que a isquemia focal afeta o número de células RGL na
118
SVZ posterior ipsilateral à lesão, reduzindo o número de células RGL, no entanto, essa
isquemia atinge somente as células com prolongamentos de menor comprimento. Essa
redução é revertida quando células de MO são injetadas nos animais isquêmicos.
119
Lesão
VL
Substância branca
E
Parede Lateral
Isq F - Ips Isq F - C0
10
20
30
40
n=5
Prol
onga
men
tos
vim
entin
a-po
sitiv
os
Figura 28: Quantificação dos prolongamentos das células RGL ao redor do VL após a isquemia focal. (A,B) Reconstrução tridimensional da parede lateral do VL nos animais 7 dias após isquemia focal. Pode-se observar prolongamentos radiais vimentina-positivos (vermelho) no lado ipsilateral à lesão (A) e no lado contralateral (B). (C) Quantificação do número de prolongamentos vimentina-positivos na parede lateral no lado ipsilateral comparado ao contralateral. Não é possível observar diferença significativa entre os VLs. (D) Quantificação do número de prolongamentos vimentina-positivos na parede lateral da região posterior do VL no lado ipsilateral comparado ao contralateral. Foi observada redução no número de prolongamentos radiais no lado ipsilateral comparado ao contralateral (p<0,05). Os valores foram expressos nos gráficos como média ± SEM em cada grupo. As análises estatísticas foram feitas utilizando-se teste t não paramétrico com pós-teste Mann-Whitney. (E) Reconstrução tridimensional da lesão cortical na altura do VL posterior, sete dias após a isquemia focal. É possível observar a região de lesão que atinge as camadas corticais até o corpo caloso. Marcação para vimentina (vermelho) e núcleo (TO-PRO-3 - azul). Barra de calibração: (A,B) 20�m, (E) 50�m.
A
C
B
D
Es
cc
VL
VL
Parede Lateral - Posterior
Isq F - Ips Isq F - C0
10
20
30
40
50#
n=5
Prol
onga
men
tos
vim
entin
a-po
sitiv
os
120
Parede Lateral
FO Isq F Isq F + cls0
5
10
15
20
n=10 n=5n=5
Prol
onga
men
tos
vim
entin
a-po
sitiv
os≥1
50μ
m
Parede Lateral
FO Isq F Isq F + cls05
1015202530354045
#
n=13 n=5n=5
Prol
onga
men
tos
vim
entin
a-po
sitiv
os
Isq Focal Isq Focal + cls
Figura 29: Quantificação dos prolongamentos das células RGL ao redor do VL após a isquemia focal e transplante de células de MO (A,B) Reconstrução tridimensional da parede lateral do VL posterior nos animais sete dias após isquemia focal. Pode-se observar prolongamentos radiais vimentina-positivos (vermelho) no lado ipsilateral à lesão nos animais isquêmicos (A) e no lado ipsilateral à lesão nos animais isquêmicos que receberam o transplante de células de MO (B). (C) Quantificação no número de prolongamentos radiais vimentina-positivos na parede lateral posterior do VL demonstra uma redução no número de prolongamentos nos animais isquêmicos (p<0,05). Essa redução não é observada nos animais isquêmicos que receberam o transplante de células. (D) Quantificação no número de prolongamentos radiais vimentina-positivos com mais de 150�m na parede lateral posterior do VL. Não observamos diferença significativa entre os grupos. Os valores foram expressos nos gráficos como média ± SEM em cada grupo. As análises estatísticas foram feitas utilizando-se ANOVA com pós-teste Newman-Keuls Multiple Comparison. Barra de Calibração: 50�m. CC, corpo caloso; Es, estriado.
A B
C D
Es
cc
121
4.7 Efeito do transplante de células de MO sobre a proliferação das células da SVZ
Muitos grupos demonstraram que alguns modelos de isquemia cerebral estimulam o
aumento da neurogênese na SVZ e SGZ (KEE ET AL., 2001; TAKASAWA ET AL., 2002).
O transplante de células de MO também é capaz de estimular a neurogênese nessas regiões
(CHEN ET AL., 2003; MUNOZ ET AL., 2005), podendo ser um dos mecanismos de ação
que leva à melhora funcional já descrita em animais isquêmicos, após o transplante dessas
células (CHEN ET AL., 2001a; CHEN ET AL., 2001b; IIHOSHI ET AL., 2004; GIRALDI-
GUIMARÃES ET AL., 2009; de VASCONCELOS DOS SANTOS ET AL., 2010). Para
estudar a influência do transplante intravenoso de células de MO sobre a proliferação das
NSCs de ratos adultos no modelo de oligoemia, primeiramente, BrdU foi injetado uma vez
por dia durante seis dias a partir do dia da isquemia, e os animais foram perfundidos 24 horas
após a última injeção. Quantificando o número de células BrdU-positivas na parede lateral do
VL não se observa diferença entre os grupos (44 ± 7,7; n=4, animais FO - 51 ± 6,7; n=4,
animais FO + cls - 51 ± 7,9; n=4, animais Isq - 47 ± 6,9; n=4 animais Isq + cls) (Figura
30A). Foi quantificado também o número de células BrdU-positivas no vértice dorso-lateral
(parte mais caudal da RMS) do VL por μm2. Nessas análises também não se observa
diferença entre os grupos (0,0065 ± 0,0009; n=4, animais FO; 0,0068 ± 0,0007; n=4, animais
FO + cls; 0,0065 ± 0,0003; n=4, animais Isq; 0,0067 ± 0,0001; n=4, animais Isq + cls)
(Figura 30B). Esse resultado diverge dos outros dados descritos na literatura que utilizam
outros modelos de isquemia cerebral, como a isquemia focal e observam o aumento na
proliferação, principalmente nos animais que receberam o transplante de células de MO
(CHEN ET AL., 2003; MUNOZ ET AL., 2005).
Para analisar se a isquemia e o transplante de células de MO estariam estimulando o
aumento na proliferação em um período específico, foi utilizado outro protocolo de injeção de
122
BrdU, no qual os animais receberam 4 injeções de BrdU no sexto dia após a isquemia e foram
perfundidos 24 horas após a última injeção. Já foi demonstrado que por volta do sétimo dia
após a isquemia focal, ocorre o pico de proliferação na SVZ (ZHANG ET AL., 2001). Dessa
forma, se a resposta à isquemia global for semelhante, com esse outro protocolo é possível
marcar somente as células no pico da resposta proliferativa. Dessa maneira, pôde-se observar
um aumento significativo no número de células BrdU-positivas na parede lateral no grupo Isq
+ cls (91,5 ± 8,41; n=3) comparado com o grupo FO (60,9 ± 10,45; n=3; p<0,05). Não se
observou diferença significativa no número de células que incorporaram BrdU nos animais
Isq (78,9 ± 13,82; n=4) em relação aos animais FO e Isq + cls diferente do que ocorre na
isquemia focal que apresenta pico de proliferação entre 6-7 dias após o insulto (Figura 30C).
Esses resultados demonstram que o transplante de células de MO aumenta significativamente
a proliferação das células da SVZ em animais que sofreram oligoemia 6 dias após a lesão.
123
Parede lateral
F SC F CC I SC I CC0
102030405060708090
100110
n=4
Cél
ulas
Brd
U-p
ositi
vas
FO FO + cls Isq + clsIsq
RMS
F SC F CC I SC I CC0.0000.0010.0020.0030.0040.0050.0060.0070.008
n=4
Brd
U+ /u
m2
FO FO + cls Isq + cls Isq
FO Isq Isq + cls0
102030405060708090
100110 #
n=3 n=4 n=3
Cél
ulas
Brd
U-p
ositi
vas
A
C
B
Figura 30: Quantificação das células que incorporaram BrdU na parede lateral dos diferentes grupos. (A,B,C) Quantificação do número absoluto de células BrdU positivas na parede lateral (A,C) e RMS (B) 7 dias após a isquemia em um corte de 20�m. (A,B) BrdU foi administrado uma vez por dia durante 7 dias a partir do dia da isquemia. Não foi observada diferença no número de células que incorporaram BrdU entre os grupos nessas regiões. (C) BrdU foi administrado 4x no sexto dia após a isquemia. Foi observado aumento significativo no número de células BrdU-positivas nos animais Isq + cls comparado com os animais FO (p<0,05). Os valores foram expressos nos gráficos como média ± SEM em cada grupo. As análises estatísticas foram feitas utilizando-se ANOVA com pós-teste Newman-Keuls Multiple Comparison.
n=4
124
A proliferação ao redor do VL também foi analisada através da marcação de Ki67;
fator de transcrição nuclear expresso em todas as fases do ciclo celular, estando ausente
somente na fase de repouso G0 (Figura 31). O número de células Ki67-positivas foi
quantificado na parede lateral do VL 3, 7 e 21 dias após a isquemia. Três dias após a cirurgia,
não se observa diferença significativa no número de células Ki67-positivas entre os grupos
(122,59 ± 13,1; n=7, animais FO - 114,87 ± 19,6; n=4, animais FO + cls - 108,35 ± 14,4; n=6,
animais Isq - 103,43 ± 15,5; n=5, animais Isq + cls) (Figura 32A). Sete dias após a isquemia,
pode-se observar um aumento no número de células Ki67-positivas na parede lateral nos
animais Isq + cls (192,58 ± 14,49; n=6) em relação aos animais FO (122,59 ± 13,1; n=7;
p<0,01) e aos animais Isq (132.46 ± 10.52; n=5; p<0,05) (Figura 32B). Não foi observada
diferença significativa no número de células Ki67-positivas entre os animais isquêmicos (Isq
e Isq + cls) em relação aos animais FO + cls (167.51 ± 17.57; n=4). Novamente, não foi
observada diferença entre os animais Isq e FO em 7 dias, corroborando os dados apresentados
com marcação de BrdU. Vinte e um dias após a isquemia não é mais observado aumento no
número de células Ki67-positivas na parede lateral dos animais Isq + cls (Figura 32C).
Nessas análises, não foi observada diferença significativa entre os grupos (145,83 ± 12,06;
n=4, animais FO + cls - 126,29 ± 14,97; n=5, animais Isq - 139 ± 11,85; n=5, animais Isq +
cls). Esses resultados corroboram os resultados obtidos pelo segundo protocolo de BrdU
utilizado, demonstrando que, aproximadamente, 7 dias após a isquemia (e seis dias após o
transplante de células de MO) há um pico de proliferação das células da SVZ, retornando aos
níveis basais 21 dias após o procedimento cirúrgico (Figura 32E).
125
FO
Isq + cls
Isq
Figura 31: Expressão de Ki67 na parede lateral. Imagem confocal da parede lateral, onde pode ser observada a marcação de Ki67 (verde) dos animais FO (A,B), Isq (C,D) e Isq + cls (E,F) 7 dias após a isquemia. É possível notar maior número de células Ki67-positivas nos animais Isq + cls. Núcleo (TO-PRO-3) em azul. Barra de calibração: 50�m.
A B
DC
E F
VL VL
VL VL
VL VL
Es
cc
126
Parede lateral - 21d
FO FO + cls Isq Isq + cls0
50
100
150
200
n=7 n=5n=5n=4
Cél
ulas
Ki6
7-po
sitiv
as
Parede lateral - 7d
FO FO + cls Isq Isq + cls0
50
100
150
200#
n=7 n=4 n=6n=5
Cél
ulas
Ki6
7-po
sitiv
as
Parede lateral - 3d
FO FO + cls Isq Isq + cls0
50
100
150
200
n=7 n=5n=6n=4
Cél
ulas
Ki6
7-po
sitiv
as
Figura 32: Quantificação do número de células Ki67-positivas na parede lateral dos diferentes grupos. A quantificação foi realizada 3 (A), 7 (B) e 21 (C) dias após a isquemia em cortes de 20�m. Não foi observada diferença significativa no número de células Ki67-positivas 3 e 21 dias após a isquemia entre os grupos. Foi observado aumento significativo no número de células Ki67-positivas sete dias após a isquemia nos animais Isq + cls comparado com os animais FO (p<0,01) e Isq (p<0,05). (E) Gráfico temporal do número de células Ki67-positivas na parede lateral dos animais Isq + cls, demonstrando o pico de proliferação 7 dias após a isquemia. Os valores foram expressos nos gráficos como média ± SEM em cada grupo. As análises estatísticas foram feitas utilizando-se ANOVA com pós-teste Newman-Keuls Multiple Comparison.
* A
C
B
E Parede lateral - Isq + cls
3d 7d 21d0
50
100
150
200
Cél
ulas
Ki6
7-po
sitiv
as
127
No hipocampo, a neurogênese acontece na SGZ e é responsiva a alguns modelos de
isquemia cerebral (TAKASAWA ET AL., 2002; JIN ET AL., 2004), inclusive em insultos
isquêmicos rápidos, onde não há morte neuronal (MAYSAMI ET AL., 2008). Após a
oligoemia, é possível observar morte neuronal nessa região, no entanto, essa só acontece
algumas semanas após a oclusão (NI ET AL., 1995; SCHMIDT-KASTNER ET AL., 2005;
FARKAS ET AL., 2006). Foi analisado se a oligoemia e o transplante de células de MO são
capazes de estimular a proliferação nessa região. Dessa forma, o número de células Ki67-
positivas foi quantificado na SGZ 7 dias após a isquemia. Não foi observada diferença
significativa entre os grupos analisados (7,05 ± 1,19; n=5, animais FO - 7,08 ± 1,91; n=4,
animais FO + cls - 11,09 ± 1,53; n=7, animais Isq - 7,8 ± 0,7; n=5, Isq + cls) (Figura 33).
Esses resultados sugerem que a oligoemia ou o transplante de células de MO não é capaz de
estimular a neurogênese na SGZ 7 dias após a lesão, no entanto, será necessário avaliar outros
períodos de sobrevida, quando já ocorre morte neuronal no hipocampo para confirmar esses
resultados.
128
Camada Subgranular
FO FO + cls Isq Isq + cls0123456789
10111213
n=5 n=5n=7n=4
Cél
ulas
Ki6
7-po
sitiv
as
Figura 33: Quantificação do número de células Ki67-positivas na SGZ. As quantificações foram realizadas 7 dias após a isquemia em cortes de 20�m. Não foi observada diferença significativa no número de células Ki67-positivas entre os grupos. Os valores foram expressos no gráfico como média ± SEM em cada grupo. As análises estatísticas foram feitas utilizando-se ANOVA com pós-teste Newman-Keuls Multiple Comparison.
129
4.8 Análise dos níveis de RNAm de diferentes fatores tróficos (BNDF por
exemplo) e de crescimento (FGF por exemplo) após oligoemia e transplante de células de
MO
Para tentar entender por quais mecanismos as células de MO poderiam estar
estimulando o aumento na proliferação celular e o aumento no número de células RGL na
SVZ nos animais após oligoemia, os níveis de diferentes fatores foram analisados por RT-
PCR 3 e 7 dias depois da isquemia. Por PCR em tempo real, os níveis de RNAm foram
analisados 3 dias após a oligoemia, e conseqüentemente dois dias após o transplante de
células de MO, na parede lateral do VL. Os seguintes fatores de tróficos foram analisados:
VEGF, FGF-2, CNTF e TGF-α. Não foi observada diferença significativa nos níveis desses
fatores entre os grupos, apesar de ser observada uma tendência ao aumento nos níveis de
VEGF, FGF-2 e TGF-α nos animais Isq (Figura 34).
130
FO FO + cls Isq Isq + cls0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
n=3 n=3 n=5 n=5
RN
Am
VEG
F
FO FO + cls Isq Isq + cls0.0
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
n=3 n=3 n=4 n=3
RN
Am
FG
F-2
FO FO + cls Isq Isq + cls0.0
0.1
0.2
0.3
0.4
n=3
RN
Am
CN
TF
FO FO + cls Isq Isq + cls0.00
0.05
0.10
0.15
0.20
0.25
0.30
0.35
n=3
RN
Am
TG
F-α
A
D C
B
Figura 34: Análise na parede lateral dos níveis de RNAm para diferentes fatores tróficos 3 dias após a isquemia. Análise através de PCR em tempo real, dos níveis de RNAm de VEGF (A), FGF-2 (B), CNTF (C) e TGF-� (D) na parede lateral. Não foi observada diferença significativa nos níveis de RNAm para esses fatores entre os grupos. Os valores foram normalizados pelos níveis de RNAm de GAPDH. Os valores foram expressos nos gráficos como média ± SEM em cada grupo. As análises estatísticas foram feitas utilizando-se ANOVA não paramétrico com pós-teste Dunns.
Parede lateral – 3d
131
Foram analisados também, qualitativamente, os níveis de RNAm desses fatores 7 dias
após a isquemia. Nesse estudo, os níveis de BDNF também foram analisados na parede
lateral. Novamente não foi observada diferença significativa nos níveis de VEGF, FGF-2,
CNTF e TGF-α entre os grupos, no entanto, pode-se observar o aumento nos níveis de RNAm
para BDNF nos animais que receberam o transplante de células de MO, tanto nos animais FO
como nos animais Isq (Figura 35). Esse resultado indica que as células de MO podem estar
estimulando a expressão de BDNF na parede lateral 7 dias após a isquemia, no entanto, é
necessário analisar os níveis desses fatores quantitativamente para confirmar tal hipótese.
132
CNTF
FGF-2
FO FO +
cls
Isq
+cl
s
Isq
VEGF
TGF-α
BDNF
FO FO + cls Isq Isq + cls0123456789
n=2
D.O
. RN
Am
BD
NF/
D.O
.R
NA
mG
AD
PH
Figura 35: Análise na parede lateral dos níveis de RNAm para diferentes fatores tróficos/de crescimentos 7 dias após a isquemia. Análise qualitativa dos níveis de RNAm de VEGF, FGF-2, CNTF e TGF-α na parede lateral sete dias após a isquemia. Não foi observada diferença nos níveis de RNAmpara esse fatores entre os grupos. No entanto, é possível observar que nos animais que receberam o transplante de células de MO, parece haver um aumento nos níveis de RNAm para BDNF. Os valores foram normalizados pelos níveis de RNAm de GAPDH. Os valores foram expressos nos gráficos como média ± SEM em cada grupo.
GAPDH
CNTF
FGF-2
FO FO +
cls
Isq
+cl
s
Isq
VEGF
TGF-α
BDNF
FO FO + cls Isq Isq + cls0123456789
n=2
D.O
. RN
Am
BD
NF/
D.O
.R
NA
mG
AD
PH
Figura 35: Análise na parede lateral dos níveis de RNAm para diferentes fatores tróficos/de crescimentos 7 dias após a isquemia. Análise qualitativa dos níveis de RNAm de VEGF, FGF-2, CNTF e TGF-α na parede lateral sete dias após a isquemia. Não foi observada diferença nos níveis de RNAmpara esse fatores entre os grupos. No entanto, é possível observar que nos animais que receberam o transplante de células de MO, parece haver um aumento nos níveis de RNAm para BDNF. Os valores foram normalizados pelos níveis de RNAm de GAPDH. Os valores foram expressos nos gráficos como média ± SEM em cada grupo.
GAPDH
133
6. Discussão
Neste estudo foram caracterizadas as células RGL presentes na SVZ, uma das regiões
neurogênicas presentes no cérebro adulto. Essas células apresentam características
semelhantes às células de glia radial embrionária. Foi analisada também a influência de
fatores externos, como a isquemia cerebral e o transplante de células de MO, na proliferação e
número de células RGL na SVZ e SGZ. Os resultados deste estudo demonstraram que as
células de MO estimulam a proliferação celular na SVZ 7 dias após a isquemia, e o
aparecimento de células RGL na SVZ nos animais isquêmicos a partir do terceiro dia pós
lesão. Na SGZ, as células de MO estimulam o aparecimento de células RGL 7 dias após a
isquemia. Apesar de ainda não se saber a função das células RGLs na SVZ de ratos adultos, é
possível que essas atuem como progenitores neurais e/ou guiando novos neurônios para áreas
de lesão, o que seria extremamente vantajoso para tentativa de regenerar o tecido lesado após
isquemia cerebral.
6.1 Presença de células RGL na SVZ de ratos adultos
Neste estudo, as células RGL foram caracterizadas ao redor do VL em ratos adultos.
Nós observamos que as células RGL do adulto apresentam algumas características em comum
com as células de glia radial presentes durante o desenvolvimento, tais como a expressão de
vimentina, GLAST, Pax6. Além disto, estas células do adulto também são capazes, tais como
as do desenvolvimento, de proliferar e de dar suporte à migração neuronal. Apesar destas
características em comum, as células RGL do adulto não parecem dar suporte à migração
134
neuronal com uma grande freqüência e não apresentam prolongamentos que se estendam até a
pia mater. A extensão de prolongamentos até a pia mater é uma característica freqüente da
glia radial durante o desenvolvimento. No entanto, no animal adulto, a distância é bem maior
para o prolongamento alcançar a superfície pial, mesmo assim, foram observado
prolongamentos radiais com até 600μm, comprimento maior do que o da glia radial em ratos
P6 que é de aproximadamente 400μm (NOCTOR ET AL., 2002). No animal adulto, por outro
lado, foi observado que a maioria dos prolongamentos da célula RGL termina em associação
com vasos sanguíneos, característica observada também na glia radial embrionária. Dessa
forma, é possível que as células RGL tenham funções parecidas com a glia radial embrionária
no cérebro adulto, como ser neurogênica, mas como elas não parecem dar suporte à migração
neuronal com freqüência, não podemos descartar a hipótese de que elas apresentem outra
função no cérebro adulto.
Na literatura, há várias descrições detalhadas da SVZ de roedores adultos (DOETSCH
ET AL., 1997; MIRZADEH ET AL., 2008) no entanto, a presença de células de glia radial
nessa região foi relatada em apenas um artigo que mostrou células RGL na região ventral do
VL de camundongos adultos voltadas para o núcleo accumbens (SUNDHOLM-PETERS ET
AL., 2004). No nosso estudo, as células RGL foram identificadas por todo o VL: na parede
lateral, com prolongamentos se estendendo para o estriado; na parede medial, com
prolongamentos se estendendo para o septo e na porção ventral, com prolongamentos se
estendendo para o núcleo accumbens. Uma possível explicação para a não identificação de
células de glia radial nos animais adultos na maioria dos estudos pode ser devido às diferentes
espécies de roedores utilizadas. No nosso trabalho, foram utilizados ratos da linhagem Lister-
Hooded enquanto que na maioria dos outros estudos foram utilizados camundongos. Outra
diferença importante diz respeito às diferentes técnicas utilizadas para a análise imuno-
histoquímica do tecido. Foi observado neste trabalho que as células RGL do adulto expressam
135
marcadores também presentes em células de glia radial durante o desenvolvimento e de
astrócitos, como vimentina, nestina, GLAST e GFAP (Anexo 1 - GUBERT ET AL., 2009).
No entanto, a proteína que marca um maior número de prolongamentos radiais foi a
vimentina, sendo analisada, por isso, a presença de células RGL no adulto com base na
expressão dessa proteína em prolongamentos radiais na SVZ. O anticorpo contra-vimentina
que foi utilizado nesse trabalho, entretanto, não foi o mesmo utilizado nos trabalhos
descritivos da SVZ, como os realizados pelo grupo de Alvarez-Buylla. Quando o anticorpo
contra vimentina produzido por esse grupo foi utilizado, não foi possível observar os
prolongamentos radiais, mas apenas uma marcação restrita às células ependimárias e a alguns
astrócitos com morfologia estrelar na SVZ (Figura 11). Esses resultados sugerem que um dos
possíveis motivos da não identificação destas células em outros estudos possa ser a utilização
de anticorpos anti-vimentina com características de marcação diferentes.
Apesar de não descrever a presença de células RGL na SVZ, recentemente, o grupo do
pesquisador Alvarez-Buylla descreveu que as células B1 consideradas as NSCs da SVZ,
apresentam um prolongamento basal paralelo ao VL que se estende até os vasos sanguíneos
da SVZ (MIRZADEH ET AL., 2008). Nós observamos células RGL que incorporaram BrdU
na parede lateral do VL e que a maioria dos prolongamentos vimentina-positivos emitidos por
essas células também terminam em vasos sanguíneos, o que demonstra a semelhança entre as
células RGL observadas e as células B1. Isso poderia indicar que as células RGL na parede
lateral do VL são remanescentes das células de glia radial durante o desenvolvimento atuando
como NSCs no cérebro adulto. No entanto, os prolongamentos analisados na parede lateral
são radiais em direção ao estriado, enquanto as células B1 possuem prolongamentos paralelos
à luz do VL. Além disso, células RGL foram observadas ao redor de todo o VL, em regiões,
inclusive, onde não foram descritas NSCs, como na parede medial da região posterior do VL.
136
As células RGL também compartilham algumas características com os tanicitos. Os
tanicitos são células ependimárias especializadas localizadas ao redor do terceiro ventrículo
(FLAMENT-DURAND E BRION, 1985). Essas células expressam vimentina, e apresentam
prolongamentos radiais que se estendem até os vasos sanguíneos (FLAMENT-DURAND
AND BRION, 1985; KAMEDA ET AL, 2003). Dessa forma, é possível que uma parte das
células que descrevemos neste trabalho seja similar aos tanicitos do terceiro ventrículo. Xu e
colaboradores demonstraram, inclusive, que progenitores neurais presentes no terceiro
ventrículo são tanicitos, que apresentam atividade mitótica após estímulo com fatores de
crescimento (XU ET AL., 2005).
A presença de células RGL também já foi descrita em regiões não neurogênicas do
cérebro adulto como no quarto ventrículo. Pecchi e colaboradores demonstraram a presença
de células GFAP-positivas estendendo prolongamentos radiais a partir do quarto ventrículo
em direção ao núcleo do trato solitário em ratos adultos. Algumas dessas células também
eram positivas para vimentina e nestina e se apresentam próximas a neuroblastos DCX-
positivos (PECCHI ET AL., 2007). Apesar do quarto ventrículo não ser considerado uma
região neurogênica no cérebro de roedores adultos, Weiss e colaboradores demonstraram que
é possível formar neuroesferas in vitro a partir das células do assoalho do quarto ventrículo
(WEISS ET AL., 1996) e este e um dos critérios de identificação de NSC.
Nos trabalhos anteriores que descreveram a presença de células RGL no cérebro
adulto, foi observada a associação de células DCX-positivas a esses prolongamentos, o que
indicaria que essas células poderiam estar dando suporte à migração neuronal no adulto, assim
como as células de glia radial durante o desenvolvimento. No entanto, nenhum desses
trabalhos quantificou a taxa de migração. Neste trabalho, foi observado que somente um
número pequeno de células DCX-positivas associadas aos prolongamentos das células RGL
vimentina-positivas ao redor do VL. Apesar de pouco freqüente, seria interessante analisar se
137
a freqüência dessa associação aumenta após lesões no SNC. Nesse caso, ensaios de migração
neuronal, através da marcação dos novos neurônios, por exemplo, pela tranfecção dessas
células com uma proteína fluorescente em fatias de cérebro de animais isquêmicos poderia
indicar a taxa de migração pela RGL e o eventual re-direcionamento das novas células.
6.2 Lesão na substância branca após oligoemia e transplante das células de MO
Como dito anteriormente, a neurogênese no adulto pode ser influenciada pela
isquemia cerebral. Após a isquemia focal é possível observar o aumento na proliferação na
SVZ e migração dos novos neurônios formados para a área de lesão (ARVIDSSON ET AL.,
2002; PARENT ET AL., 2002; KOKAIA ET AL., 2006). O aumento da neurogênese também
é observado na SGZ após isquemia global transitória. Esse tipo de isquemia causa morte
neuronal principalmente nos neurônios em CA1 no hipocampo (KOKAIA E LIDVALL.,
2003). No nosso estudo, foi analisada a influência da oligoemia, uma isquemia global branda,
sobre a SVZ e SGZ. Essa análise pode nos indicar se uma lesão que gera pouca morte
neuronal é capaz de influenciar as NSCs no cérebro adulto.
Para gerar a oligoemia ocluímos permanentemente as artérias carótidas comuns de
ambos os lados. Apesar desse procedimento diminuir o fluxo sanguíneo em torno de 60% dos
níveis normais nos primeiros dias, ele é restabelecido gradualmente devido às irrigações
colaterais vindas do polígono de Willis, que conecta as carótidas com as vertebrais, que
continuam intactas (FARKAS ET AL., 2007). A oligoemia gera pouca morte neuronal, sendo
esta observada principalmente no hipocampo alguns meses após o procedimento. Nos nossos
animais não observamos morte neuronal significativa no hipocampo, no entanto, a maioria
dos animais isquêmicos não sobrevive por mais de 10 dias, período este que pode não ser
suficiente para se observar morte neuronal. Essa diferença de sobrevida encontrada pelo nosso
138
grupo e a descrita na literatura pode ser devido ao fato de que, nesse trabalho, utilizamos ratos
da linhagem Lister-Hooded, enquanto nos outros trabalhos, são utilizados principalmente
ratos Wistar (OHTA ET AL., 1997; WAKITA ET AL., 2002; FARKAS ET AL., 2004). Já foi
descrito que existe diferença na vulnerabilidade ao BCCAO dependendo da linhagem
utilizada, já que existem variações na circulação cerebral entre os animais. Por exemplo, os
ratos da linhagem Fischer 344 são mais vulneráveis à isquemia global do que os da linhagem
Sprague-Dawley e Wistar (IWASAKI ET AL., 1995). Provavelmente, o ratos Lister-Hooded
tem menos irrigação colateral do que os ratos da linhagem Wistar, o que leva a uma isquemia
mais severa. Essa diversidade pode ser genética, embora, mesmo dentro da mesma linhagem a
BCCAO possa gerar diferentes danos (DE BUTTE ET AL., 2002).
Os animais após o BCCAO apresentam significativa perda de peso e mesmo com
diferentes tentativas, eles não se alimentam adequadamente, o que leva a maioria dos animais
isquêmicos ao óbito em aproximadamente 10 dias. Essa perda de peso pode ser resultado na
diminuição do fluxo sanguíneo observada no hipotálamo, o maior centro de controle
autonômico, que controla a fome e a saciedade (TSUCHIYA ET AL., 1992; OTORI ET AL.,
2003).
Embora no nosso modelo não tenhamos observado significativa morte neuronal no
hipocampo, uma das populações neuronais mais sensíveis à isquemia global, identificamos
lesões na substância branca, principalmente no trato óptico. Uma intensa marcação de
FluoroJade C foi demonstrada no trato óptico 3 dias após a isquemia, o que pode estar
indicando lesão axonal, já que esse marcador é específico de neurônios em degeneração
(Figura 18). Sete dias após a lesão, também observamos diminuição na expressão de MBP,
proteína presente na mielina, demonstrando a desmielinização e possível morte de
oligodendrócitos após a oligoemia (Figura 19). Esses resultados já eram esperados, já que
esse modelo de isquemia é descrito por gerar lesão na substância branca, principalmente das
139
vias visuais, devido à irrigação direta dos olhos e do nervo óptico pela carótida interna
(OHTA ET AL., 1997; OTORI ET AL., 2003).
O benefício do transplante de células de MO já foi observado em diversos animais
com isquemia cerebral (IIHOSHI ET AL., 2004; GIRALDI-GUIMARÃES ET AL., 2009; DE
VASCONCELOS DOS SANTOS ET AL., 2009, LI E CHOPP, 2009). A maioria desses
trabalhos foi realizada em modelos de isquemia focal pela oclusão da artéria cerebral média,
onde se demonstrou que, após o transplante dessas células, os animais apresentavam melhora
em testes de memória e motores (CHEN ET AL., 2001; IIHOSHI ET AL., 2004). Neste
trabalho, foi analisado o efeito do transplante intravenoso da fração mononuclear das células
de MO 24 horas após a oligoemia.
Na MO existem pelo menos duas populações de células-tronco, as HSCs e as MSCs e
ambas populações estão presentes na fração mononuclear isolada da MO. Além delas, há
vários precursores. As células da MO foram analisadas por citometria de fluxo, onde além de
analisarmos o perfil das células por tamanho e granulosidade, analisamos a expressão de
alguns marcadores. Observamos que a maioria das células são CD45-positivas (93%).
Considerando que as MSCs não expressam esse marcador, podemos concluir que, na
população que injetamos, menos de 7% apresenta este fenótipo. Utilizando marcadores
expressos nas MSCs, foi observado que aproximadamente 6% de células CD29-
positivas/CD45-negativas e aproximadamente 3% de células CD90-positivas/CD45-negativas
(Figura 16). Foi descrito, anteriormente, que uma a cada 1000 células CD45-negativas da
fração mononuclear tem característica de células-tronco in vitro (JIANG ET AL., 2002). Se
considerarmos os resultados desse artigo, estaríamos injetando 800 células-tronco, o que
corresponde a 0,004% do total de células. No entanto, além da diferença nas espécies
utilizadas, nesse trabalho os autores cultivaram as células em placa aderente, dessa forma, não
foi considerado o número de HSCs presente na fração mononuclear. No nosso caso, o número
140
de células-tronco é provavelmente maior; já que injetamos, tanto as MSCs, como as HSCs,
presentes na fração mononuclear.
Sugere-se que o efeito gerado pelo transplante de células de MO possa estar
relacionado com a liberação de fatores tróficos/de crescimento pelas células-tronco e
precursores presentes nessa população. Os efeitos do transplante de células de MO observados
no nosso estudo podem indicar que o número de células-tronco injetadas é capaz de liberar
fatores tróficos suficientes para estimular a proliferação e diferenciação nas regiões
neurogênicas dos animais que sofreram isquemia, no entanto, outras hipóteses também podem
ser levantadas, como: indução da expressão desses fatores pelas células do hospedeiro e a
contribuição de outras populações presentes na medula para a recuperação do animal como
monócitos e/ou precursores endoteliais. As células-tronco presentes na população injetada,
além de liberarem fatores tróficos/de crescimento, são capazes de estimular as células do
hospedeiro a produzir tais fatores que irão atuar localmente sobre a SVZ e SGZ. Neste
sentido, já foi demonstrado que as MSCs estimulam a liberação de BDNF, VEGF e FGF-2
por astrócitos submetidos à hipóxia, in vitro (GAO ET AL., 2005).
Outros tipos celulares existentes na MO também poderiam estar liberando fatores
tróficos. Da fração mononuclear injetada, 55% são granulócitos, 15% monócitos e
aproximadamente 21% de linfócitos. Já foi demonstrado, por exemplo, que os macrófagos,
células diferenciadas a partir dos monócitos, são capazes de estimular a regeneração e
neuroproteção após lesão no SNC (LEON ET AL., 2000; YIN ET AL., 2003). Na fração
mononuclear também estão presentes precursores endoteliais que podem gerar uma neo-
vascularização no cérebro, o que ajudaria na perfusão das áreas isquêmicas, diminuindo o
dano causado pela isquemia. Sabe-se que em modelo de isquemia de membros posteriores, as
células mononucleares transplantadas localmente se incorporam à rede vascular e estimulam a
angiogênese nessa região (SHINTANI ET AL., 2001). A separação dos diferentes tipos
141
celulares presentes na fração mononuclear, e a posterior utilização dessas células no nosso
modelo, pode responder qual o tipo celular responsável pelo efeito observado neste trabalho.
No entanto, ainda é possível que várias populações celulares estejam agindo
concomitantemente gerando o resultado final.
No nosso estudo, 7 dias após o transplante, algumas células de MO, que foram
marcadas previamente ao transplante com um traçador fluorescente, foram observadas no
parênquima cerebral. Após a isquemia cerebral, ocorre a ruptura da barreira hemato-
encefálica o que permitiria a passagem das células de MO para o cérebro. No entanto,
algumas células presentes na circulação sanguínea passam normalmente pela barreira hemato-
encefálica, como monócitos e leucócitos (HICKEY, 1999). Já foi demonstrado também que as
células de MO transplantadas intravenosamente são atraídas para o local da lesão por
citocinas locais como, por exemplo, o SDF-1 (ROSENKRANZ ET AL., 2009). Apesar da
oligoemia gerar uma isquemia branda, é possível que as células de MO sejam atraídas para o
parênquima cerebral, já que observamos áreas de lesão, como o trato óptico. No entanto,
talvez não seja necessário que as células da MO atravessem a barreira para ter um efeito
terapêutico. Já foi observado que células de cordão umbilical, quando injetadas
intravenosamente, são capazes de influenciar as células neuronais mesmo antes de entrar no
parênquima cerebral (BORLONGAN ET AL., 2004). Isso indica que fatores liberados pelas
células do cordão ou possivelmente da MO seriam capazes de auxiliar na recuperação de
traumas no SNC sem estarem presentes no cérebro.
Embora o objetivo principal desse trabalho não seja observar a influência do
transplante de células de MO sobre a lesão gerada pela oligoemia, nós observamos que nos
animais Isq + cls a desmielinização no trato óptico 7 dias após a isquemia não foi tão
acentuada como nos animais que não receberam o transplante. Esse resultado pode indicar
142
que o transplante de células de MO estaria protegendo e/ou estimulando a regeneração dessa
região, como foi observado em outros modelos de isquemia (IIHOSHI ET AL., 2004).
6.3 Influência da terapia celular sobre a proliferação das células na SVZ e SGZ
A neurogênese pode ser estimulada pela isquemia cerebral. No entanto, não é
necessário que haja morte neuronal para que ocorra o aumento da neurogênese na SGZ, já
que esse aumento pode ser observado após o pré-condicionamento, quando há um breve
episódio de isquemia e reperfusão que não gera lesão (JIN ET AL., 2001; MAYSAMI ET
AL., 2008). O transplante de células de MO, por sua vez, aumenta ainda mais a neurogênese
após a isquemia cerebral, podendo ser um dos mecanismos pelos quais essas células geram
melhora funcional nesse modelo (CHEN ET AL., 2003; MUNOZ ET AL., 2005).
Analisando a proliferação celular no modelo de isquemia utilizado neste trabalho, não
foi observado aumento na proliferação em nenhuma das duas regiões neurogênicas
analisadas, a SVZ ou SGZ. Esse resultado não está de acordo com outros dados da literatura
que mostram o aumento da proliferação na SVZ em diversos modelos de isquemia cerebral.
No entanto, nos animais isquêmicos que receberam o transplante de células de MO, há um
aumento na proliferação na SVZ 7 dias após a lesão. Esse aumento não é observado em um
período mais curto (3 dias) ou prolongado (21dias), demonstrando realmente existir um pico
de proliferação após o transplante. Como o aumento na proliferação não foi observado nos
animais que sofreram isquemia e não receberam o transplante de células de MO, é possível
que a lesão causada não seja suficiente para estimular esse aumento na SVZ, ocorrendo
somente quando há o transplante.
Como esse tipo de isquemia, além de afetar a substância branca, pode gerar morte
neuronal no hipocampo a longo prazo, a proliferação nessa região foi investigada. Na SGZ
143
não foi observado, no entanto, aumento na proliferação nos animais Isq + cls 7 dias após a
isquemia. Esse resultado pode indicar que nos animais que receberam células de MO, a lesão
ou a inflamação gerada pela isquemia foi menor devido a uma possível ação neuroprotetora
das células de MO, não sendo suficiente para estimular a neurogênese na SGZ. No entanto, o
aumento da proliferação foi observado na SVZ dos animais isquêmicos que receberam
transplante de células de MO. Apesar da SVZ e SGZ serem consideradas as regiões
neurogênicas no cérebro de mamíferos adultos, elas apresentam algumas características
bastante distintas. A SVZ, por exemplo, se localiza próxima ao VL, contendo células que
fazem contato com o lúmen do VL, como as células B1. Dessa forma, essa região é
influenciada, e possivelmente modulada, por diversos fatores que são liberados no líquido
cefalorraquidiano. Já a SGZ, localizada no giro denteado do hipocampo não tem contato com
esses sinais regulatórios. Outra diferença está na barreira hemato-encefálica, na SVZ existem
lacunas na barreira astrocitária, o que permite a troca de moléculas mais facilmente entre a
circulação e a SVZ (TAVAZOIE ET AL., 2008). Além disso, a maioria das células B1, que
são consideradas as NSCs nessa região fazem contato com os vasos, o que poderia facilitar a
influência das células de MO sobre as células da SVZ. Já na SGZ não existem essas lacunas,
o que poderia dificultar a sinalização a partir das células de MO, apesar da barreira hemato-
encefálica estar possivelmente aberta devido à isquemia.
6.4 Influência da oligoemia e do transplante de células de MO sobre o número de
células RGL
Como descrito anteriormente, foi proposto que as NSCs da SVZ são originadas das
células de glia radial transitórias presentes somente durante o desenvolvimento (MERKLE ET
AL., 2004). Recentemente, o nosso grupo, em um estudo pioneiro, demonstrou a existência de
144
células RGL ao redor do VL em ratos adultos (Anexo 1 - GUBERT ET AL., 2009). Para
entender melhor a função dessas células no cérebro adulto, foi avaliada a resposta das células
RGL a insultos isquêmicos como a oligoemia e a isquemia focal, por exemplo. Além disso,
também avaliamos a possível modulação dessa resposta à terapia celular com células de MO.
Trabalhos anteriores demonstraram que a injeção no VL de fatores de crescimento,
como o EGF e o TGF-α, estimulam o aparecimento de células RGL ao redor do VL (GREG E
WEISS, 2003). Isso demonstra que estímulos externos podem induzir o aparecimento de um
de células RGL no SNC adulto. No presente trabalho demonstra-se que 3 dias após a isquemia
há um maior número de células RGL na parede lateral dos animais Isq e Isq + cls comparados
com os animais FO. No entanto esse número elevado só se mantém nos animais Isq + cls 7 e
21 dias após a isquemia e a terapia. Esses resultados indicam que o aumento no número de
células RGL é transitório nos animais Isq, não sendo mais observado 7 dias após o insulto.
Entretanto, nos animais isquêmicos que receberam o transplante de células do MO não há a
diminuição no número de células RGL até, pelo menos, 21 dias após a isquemia, o que pode
indicar que as células de MO estejam liberando algum fator trófico/de crescimento que
mantém esse número elevado. Não foi observada diferença no número de células RGL na
parede medial ou na porção ventral do VL entre os grupos. Esse resultado pode indicar que as
células RGL tem propriedades diferentes dependendo da sua localização, já que as essas
regiões apresentam composição celular distintas. As NSCs, por exemplo, estão presentes
principalmente na parede lateral, sendo encontradas somente na região anterior da parede
medial (CHIASSON ET AL., 1999). Durante o desenvolvimento, a glia radial apresenta
características diferentes dependendo da sua localização. Essas células expressam
diferentemente alguns marcadores e fatores de transcrição como BLBP e Pax6, o que resulta
em uma progênie distinta (GOTZ ET AL., 1998; HARTFUSS ET AL., 2001). Dessa forma,
as células RGL também podem ser heterogêneas, dependendo da sua localização.
145
O aumento transitório no número de células RGL está de acordo com o trabalho de
Zhang e colaboradores (2007) que descreveram o aparecimento de células RGL 3 dias após
isquemia focal em ratos adultos. Nesse trabalho, eles observaram que essas células se
diferenciavam a partir das células ependimárias. No nosso trabalho, não foi possível concluir
de que tipo celular presente na SVZ as células RGL foram originadas, já que essas células
foram analisadas através da marcação de vimentina, que também é fortemente expressa pelas
células ependimárias, dificultando a localização do corpo celular das células RGL. No
entanto, foram observadas que algumas células RGL incorporaram BrdU, o que pode indicar
que essas células podem estar se auto-renovando ou diferenciando a partir de um precursor
que estava proliferando na SVZ.
O número de prolongamentos das células RGL foi quantificado através da marcação
de vimentina nos prolongamentos radiais, portanto, o aumento observado pode não ser
resultado da diferenciação de mais células RGL, e sim do aumento na expressão de vimentina
por prolongamentos já existentes nessa região. Nesse caso, somente alguns prolongamentos
estariam expressando vimentina no animal normal, e devido a algum fator liberado pela
isquemia/transplante, surgiria um estímulo para que as células RGL aumentasse os níveis
desta proteína. Esse tipo de resposta pode ser observada na retina após lesão, por exemplo, do
nervo óptico. Nessa região, também existem células com prolongamentos radiais, a glia de
Muller, que normalmente expressa fortemente vimentina e, em pequenas quantidades, GFAP.
No entanto, quando há lesão no nervo óptico essas células são ativadas e aumentam a
expressão de GFAP (CHEN E WEBER, 2002; LEWIS E FISHER, 2003). O aumento na
expressão da vimentina na SVZ pode ocorrer nos astrócitos dessa região, uma vez que já foi
demonstrado que astrócitos maduros, in vitro, podem re-expressar vimentina e apresentar
morfologia de glia radial na presença de alguns fatores tróficos, como o TGF-α (HUNTER E
HATTEN, 1995; ZHOU ET AL., 2001)
146
O aumento transitório no número de células RGL na SVZ dos animais Isq que não
receberam o transplante de células de MO pode ser resultado da lesão branda causada pela
oligoemia, que apresenta um período com menor fluxo sanguíneo nos primeiros dias após a
isquemia restabelecendo-se gradualmente a partir do terceiro dia (FARKAS ET AL., 2007).
Para avaliar se uma isquemia cerebral que gera mais morte neuronal influencia nas células
RGL, o número de prolongamentos das células RGL foi quantificado na SVZ 7 dias após a
isquemia focal por termocoagulação. Similar ao que foi observado nos animais que sofreram
oligoemia, não houve aumento no número de células RGL. No entanto, analisando somente a
região mais posterior do VL, é possível observar uma diminuição no número de
prolongamentos radiais. Essa diminuição é revertida pelo transplante de células de MO. A
lesão cortical em decorrência desse modelo de isquemia focal se inicia na região cortical
próxima ao VL posterior e se estende até a região próxima ao hipocampo. Como a lesão é
extensa, atravessando as camadas corticais até o corpo caloso, ocorre grande inflamação nessa
região. Apesar da lesão não alcançar o VL, é possível que sinais liberados pela inflamação ou
pelas células que estão infiltrando no tecido lesado, como astrócitos reativos e microglia,
influenciem o número de células RGL na SVZ, levando a sua diminuição. Nos animais que
receberam células de MO, essas células podem estar gerando neuroproteção, o que levaria a
uma menor lesão causada pela isquemia. Em modelos de isquemia focal, nem todos os grupos
conseguiram observar diminuição da área de lesão após terapia com células de MO, mesmo
observando melhora funcional (CHEN ET AL., 2003; LI ET AL., 2006). No entanto, a terapia
pode contribuir de outras maneiras para gerar essa melhora, como por exemplo, diminuindo a
inflamação gerada pela isquemia. Essa inflamação poderia recrutar células, como a microglia,
que liberaria fatores na região, modulando o número de células RGL na SVZ (OHTAKI ET
AL., 2008; SCHWARTING ET AL., 2008).
147
Para avaliar se o transplante de células de MO era capaz de estimular o aparecimento
de células RGL na SGZ, outra região neurogênica no cérebro adulto, o número de
prolongamentos das células RGL foi quantificado no giro denteado. Nesse caso, foi utilizado
GFAP para quantificar os prolongamentos radiais, pois a expressão de vimentina nessas
células é insignificante. É preciso ressaltar que, GFAP é uma proteína de citoesqueleto
presente também em astrócitos maduros; dessa forma, é possível que, além dos
prolongamentos das células RGL, ramificações de astrócitos também tenham sido
quantificadas. O aumento de prolongamentos GFAP-positivos nos animais Isq + cls em
relação aos Isq e FO no giro denteado, assim como foi observado na SVZ, indica que as
células dessas regiões respondem de maneira similar ao transplante. As células RGL na SGZ
são consideradas progenitores neurais. Além disso, demonstrou-se nesse trabalho o potencial
proliferativo das RGL na SVZ. Portanto, é possível que as células RGL da SVZ e SGZ
apresentem função similar no adulto. No entanto, não foi observada uma correlação entre o
aumento na proliferação e o aumento no número de células RGL em nenhuma das duas
regiões. Na SVZ, as células RGL estão aumentadas desde o terceiro dia nos animais Isq e Isq
+ cls, período esse onde não foi observado aumento no número de células Ki67-positivas. Já
na SGZ, só foi observada uma tendência ao aumento no número de células proliferando nos
animais Isq, que não apresentam maior número de células RGL.
Como não foi observada uma correlação direta da proliferação celular com o aumento
no número de prolongamentos das células RGL é possível que haja algum estímulo que
induza a radialização de células presentes na SVZ. Sabe-se que sobre determinados estímulos,
como o TGFα, astrócitos maduros são capazes de se diferenciar em células de glia radial
(HUNTER E HATTEN, 1995; ZHOU ET AL., 2001; SHARIF ET AL., 2007). Esses
estímulos estão presentes durante o desenvolvimento e mantêm a identidade da glia radial até
o final do desenvolvimento, quando essas células de glia radial se transformam em astrócitos
148
(VOIGHT ET AL., 1988; ALVES ET AL., 2002). Infusões de fatores de crescimento, como o
EGF e o TGFα são capazes de estimular a formação de células do tipo glia radial na SVZ de
camundongos adultos (GREGG E WEISS, 2003). Da mesma forma, foi observado a
radialização de astrócitos madutos, in vivo, quando há a expressão de ErbB2 (GHASHGHAEI
ET AL., 2007). Dessa forma, as células da MO poderiam estar liberando algum fator
semelhante ao que existe durante o desenvolvimento (por exemplo o TGFα ou o EGF), o que
poderia levar a diferenciação dos astrócitos da SVZ em células com morfologia de glia radial.
Alternativamente, as células RGL na SVZ podem estar dando suporte à migração dos
novos neurônios formados nessa região. Em condições fisiológicas, foi observado que a
associação das células RGL com neuroblasto é muito rara, o que sugere que essas células
tenham outras funções no adulto que não dar suporte a migração neuronal. É preciso avaliar,
no entanto, se após a lesão cerebral, como na isquemia, há um aumento nessa migração radial
para o local da lesão. Já foi demonstrado que após a isquemia focal, alguns dos novos
neurônios formados na SVZ migram para a região de lesão, diminuindo o número de
neuroblastos migrando pela RMS, seu trajeto normal (ARVIDSSON ET AL., 2002; PARENT
ET AL., 2002; KOKAIA ET AL., 2006). Esse tipo de migração sobre células RGL já foi
observado após degeneração dos neurônios de projeção do córtex somatosensório. Neste
estudo, neuroblastos embrionários transplantados localmente migraram para região de lesão
sobre RGL. Essas RGL se diferenciaram transitoriamente a partir de astrócitos do animal
lesado (LEAVITT ET AL., 1999). Como no nosso modelo de isquemia, a lesão ocorre
principalmente na substância branca, é possível que as células RGL estejam dando suporte à
migração de progenitores de oligodendrócitos para a região lesada. Já foi observado que após
infusão de EGF no VL, as células B da SVZ proliferam e migram para o parênquima ao redor
do VL onde se diferenciam em oligodendrócitos (GONZALEZ-PEREZ ET AL., 2009).
Quando há lesão no corpo caloso, esses progenitores migram para essa região, repondo os
149
oligodendrócitos perdidos (GONZALEZ-PEREZ ET AL., 2009). A grande maioria dos
trabalhos mostra que, durante o desenvolvimento, os progenitores de oligodendrócitos
migram sobre axônios para alcançar seus destinos finais. Além disso, alguns grupos
demonstraram que a glia radial embrionária também poderia dar suporte a migração desses
progenitores (DIERS-FENGER ET AL., 2001; HORIUCHI E TOMOOKA, 2006). Uma
hipótese interessante é a de que as células RGL poderiam dar suporte à migração dos
progenitores de oligodendrócitos gerados na SVZ para as regiões desmielinizadas após a
lesão, como o trato óptico.
No nosso estudo foi observado que cerca de 70% dos prolongamentos das células
RGL na SVZ fazem contato com vasos sanguíneos. Essa porcentagem não é alterada pela
isquemia e/ou o transplante, o que indica que essa característica se mantém nas novas células
RGL formadas. A associação dos prolongamentos radiais com os vasos sanguíneos pode
indicar que as células RGL da SVZ no cérebro adulto sejam potenciais alvos de sinais
oriundos da circulação ou das células endoteliais, ajudando na manutenção do estado
neurogênico dessa região, por exemplo. Sabe-se que existe comunicação, através de junções
comunicantes, entre algumas células da SVZ, como entre as células B1 ou entre as células B1
e as células E (MIRZADEH ET AL., 2008). Diversos sinais liberados na SVZ e SGZ
permitem a formação de neurônios nessas regiões como descrito a seguir. A noguina, por
exemplo, é um polipeptídeo liberado pelas células ependimárias na SVZ que inibe a ligação
de BMP ao seu receptor favorecendo a formação de neurônios em detrimento as células da
glia (LIM ET AL., 2000). As células endoteliais também liberam fatores importantes para a
neurogênese. Estas células estimulam a proliferação e a diferenciação de neurônios quando
colocadas em co-cultura com NSCs (SHEN ET AL., 2004). Como a barreira hemato-
encefálica na SVZ é mais permissiva a moléculas presentes na circulação (TAVAZOIE ET
AL., 2008) é possível que existam sinais importantes oriundos da circulação para manter o
150
estado neurogênico da SVZ. Essa hipótese é corroborada pelos relatos de que as NSCs, tanto
na SVZ como na SGZ, localizam-se próximas aos vasos sanguíneos (PALMER ET AL.,
2000; SHEN ET AL., 2004). Dessa forma, se as células RGL fizerem contato com as outras
células da SVZ, é possível que elas difundam os sinais vindos da circulação para a SVZ,
mantendo o nicho neurogênico.
Outra possibilidade é que as células de MO e/ou a isquemia estejam estimulando a
expressão de fatores tróficos/de crescimento na SVZ. Esses fatores poderiam ser responsáveis
pelo aumento no número de células RGL na SVZ. Foram analisados os níveis de RNAm para
diferentes fatores tróficos/de crescimento expressos pelas células da SVZ 3 dias após a
isquemia e/ou do transplante de células de MO. Não foram observadas diferenças
significativas entre os grupos quando analisamos os níveis de RNAm de CNTF, FGF-2,
VEGF e TGF-α presentes na SVZ 3 dias após a lesão, mas foram observadas tendências ao
aumento nos níveis de RNAm para FGF-2, VEGF e TGF-α somente nos animais Isq. Essa
tendência não foi observada nos animais que receberam o transplante de células de MO. Esses
resultados indicam que a Isq pode estar estimulando a expressão desses fatores pelas células
da SVZ, no entanto, quando há transplante de células de MO, pode ocorrer uma proteção do
tecido cerebral à isquemia, gerando lesão isquêmica menor que não seria suficiente para
estimular a expressão de tais fatores na SVZ. Já foi demonstrado que após o transplante de
MSCs, ocorre a diminuição dos níveis de alguns genes que normalmente são induzidos pela
isquemia. Esses genes estão relacionados principalmente à inflamação e resposta imune,
demonstrando que há menor ativação desses processos nos animais isquêmicos que receberam
transplante de MSCs (OHTAKI ET AL., 2008).
No entanto, é necessário repetir a análise dos níveis de RNAm no nosso modelo para
que essa hipótese seja confirmada. Sete dias após a isquemia, foram analisados
qualitativamente os níveis de RNAm dos mesmos fatores de crescimento, incluindo nesse
151
estudo a análise do BDNF. Foi possível observar o aumento nos níveis de BDNF nos animais
que receberam o transplante de células de MO, tanto os FO como os Isq, comparado com os
demais grupos. No entanto, é necessário analisar os níveis de BDNF com PCR em tempo real
para inferir de quanto seria esse aumento. Sete dias após a isquemia também foi possível
observar aumento no número de células RGL somente nos animais Isq + cls, o que poderia
indicar que o BDNF pode estar sendo expresso pelas células RGL ou estimulando o
aparecimento delas. Sabe-se que a glia de Muller, um tipo de glia radial presente na retina
adulta, expressa BDNF e esse fator pode ser um dos responsáveis pelo efeito neuroprotetor
dessas células sobre as células ganglionares da retina após lesão (SEKI ET AL., 2005). É
importante ressaltar que foi observado aumento nos níveis de BDNF também nos animais FO
+ cls, demonstrando que esse resultado é gerado pelas células de MO e não pela isquemia. No
entanto, não foi observado aumento no número de células RGL nos animais FO + cls nessa
região, apesar de existir uma tendência. Isso vai de encontro à hipótese de que o BDNF é o
responsável pelo aparecimento das células RGL. Na análise de distribuição das células de MO
no parênquima cerebral, não foram observadas células na SVZ, indicando que os níveis de
RNAm analisados neste estudo não são das células transplantadas, que por sua vez, poderiam
ser somente as moduladoras dessa expressão diferencial.
Sabe-se que infusões de EGF e TGF-α no VL são capazes de estimular a formação de
células RGL na SVZ de camundongos adultos (GREGG E WEISS, 2003). O TGF-α também
é capaz de, in vitro, estimular a diferenciação de astrócitos maduros em células de glia radial
(ZHOU ET AL., 2001). É possível que esses fatores estejam sendo liberados pelas células de
MO estimulando o aparecimento das células RGL, no entanto, é necessário, estudar a
expressão dessas moléculas nas células de MO para confirmar essa hipótese.
Greg e Weiss (2003) demonstraram também o aparecimento de células RGL a partir
das células ependimárias após a infusão de FGF-2. No entanto, apesar da morfologia radial,
152
essas células não eram capazes de dar suporte à migração neuronal. De forma contrária, as
células RGL originadas a partir de células da SVZ, após a infusão de EGF e TGF-α, eram
capazes de dar suporte à migração neuronal. Analisando os níveis de FGF-2 3 dias após a
isquemia, pode-se observar uma tendência ao aumento somente nos animais isquêmicos que
não receberam o transplante de células. Três dias após a isquemia também é observado
aumento no número de células RGL nos animais isquêmicos, aumento este que não se
mantém 7 dias após a isquemia. O aparecimento transitório de células RGL na SVZ já foi
observado em um modelo de isquemia focal. Nesse caso, as células ependimárias apresentam
morfologia radial 1-2 dias após o insulto, não sendo mais observado após 7 dias (ZHANG ET
AL., 2007). Como nos animais isquêmicos o aumento no número de células RGL é
transitório, é possível que a isquemia esteja estimulando o aparecimento de células RGL a
partir das células ependimárias, após estímulo com FGF-2, por exemplo. Já nos animais
isquêmicos que receberam transplante de células de MO o aumento no número de células
RGL não parece ser transitório, se mantendo pelo menos até 21 dias após a isquemia. Dessa
forma, é possível que no caso dos animais que receberam o transplante de células, as células
RGL se formaram a partir das células da SVZ.
A terapia com células de MO tem surgido como uma grande esperança no tratamento
de lesões no SNC, e na isquemia cerebral essas células já tem sido utilizadas inclusive em
ensaios clínicos, como descrito anteriormente. As células de MO liberam diversas moléculas
que podem ser as responsáveis pelos efeitos positivos gerados em modelos animais de
isquemia cerebral. Neste estudo, foi observado que o transplante de células de MO, mesmo
em um modelo de isquemia branda, estimula o aumento da proliferação na SVZ e o aumento
do número de células RGL nessa região por até 21 dias após a isquemia. As células de MO
também estimulam o aumento no número de prolongamentos das células RGL no giro
denteado, outra região neurogênica no SNC de adultos. Ainda não está clara, no entanto, a
153
função das células RGL na SVZ. Devido a sua associação com vasos sanguíneos, elas podem
ser importantes para manter o nicho neurogênico, captando sinais oriundos na circulação para
a SVZ. É possível também que as células RGL atuem como NSCs ou progenitores na SVZ,
uma vez que são capazes de proliferar e apresentam diversas características semelhantes às
células de glia radial embrionárias, consideradas NSCs durante o desenvolvimento. O efeito
do transplante de células de MO sobre a SVZ e SGZ pode ser fundamental para a regeneração
do tecido lesado, já que as NSCs no animal isquêmico podem ser estimuladas a proliferar,
formando mais neuroblastos que migram para área isquêmica repondo os neurônios perdidos.
As células RGL também podem ajudar nessa regeneração, dando suporte à migração dos
neuroblastos para a região de lesão. Dessa forma, as células RGL no adulto podem ser de
extrema importância para a recuperação de uma lesão no SNC., Por fim, ainda não se sabe por
quais mecanismos as células de MO são capazes de estimular a proliferação e a formação de
novas células RGL na SVZ.
154
7. Conclusões:
- As células RGL presentes ao redor dos VLs de ratos adultos apresentam características
semelhantes às células de glia radial embrionária. Entretanto, a associação dessas células com
neuroblastos migratórios é um evento raro.
- A oligoemia em ratos Lister-Hooded adultos gera lesão na substância branca e o transplante
de células de MO atenua essa lesão.
- A oligoemia estimula o aumento transitório número de prolongamentos das células RGL na
SVZ.
- O transplante de células de MO estimula o aumento no número de prolongamentos das
células RGL na SVZ dos animais isquêmicos até pelo menos 21 dias após a lesão. As células
de MO também estimulam o aumento no número de células RGL na SGZ 7 dias após a
isquemia.
- As células de MO estimulam o aumento na proliferação na SVZ, sendo esta observada
somente por volta do sétimo dia após a isquemia. Por outro lado, as células de MO não tem
efeito na proliferação na SGZ 7 dias após a oligoemia.
- Os efeitos gerados pelo transplante das células de MO na SVZ, podem ser resultado do
estímulo a expressão de BDNF nessa região, uma vez que os níveis de RNAm para BDNF
parecem aumentar 6 dias após o transplante de células de MO.
- Os animais que sofreram isquemia focal apresentam diminuição no número de
prolongamentos radiais na região posterior do VL que é previnido pelo transplante de células
de MO.
155
Conclusão geral:
As células RGL presentes ao redor dos VLs de ratos adultos apresentam características
semelhantes às células de glia radial embrionária, podendo ser remanescentes das mesmas. Se
as células RGL na SVZ tiverem a capacidade de gerar novos neurônios e de dar suporte à
migração dos mesmos, é possível que o aumento do número de células RGL, após o
transplante de células de MO nos animais isquêmicos, esteja induzindo a formação de novos
neurônios que irão migrar sobre a RGL até o local da lesão, onde poderão repor os neurônios
perdidos. Sendo este um dos mecanismos pelos quais o transplante de células de MO leva a
melhora funcional em modelos animais de isquemia cerebral.
156
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8. Anexo 1 Artigo intitulado “Radial glia-like cells persist in the adult rat brain”. Gubert F, Zaverucha-do-Valle C, Pimentel-Corlho PM, Mendez-Otero R, Santiago MF. Brain Res. Mar 3; 1258:43-52. 2008 Esse artigo contém a primeira parte dos resultados descritos nessa tese sobre a caracterização das células RGL ao redor do VL em ratos adultos. Esses resultados foram obtidos durante o período de mestrado e doutorado.
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